牛人总结!电容的9个作用与用途详细图解

电容是电路设计中最为普通常用的器件,是无源元件之一,有源器件简单地说就是需能(电)源的器件叫有源器件, 无需能(电)源的器件就是无源器件。电容也常常在高速电路中扮演重要角色。

电容的作用和用途,一般都有好多种。如:在旁路、去藕、滤波、储能方面的作用;在完成振荡、同步以及时间常数的作用……

下面来详细分析一下:

1、隔直流:作用是阻止直流通过而让交流通过。

2、旁路(去耦):为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。

旁路电容:旁路电容,又称为退耦电容,是为某个器件提供能量的储能器件。它利用了电容的频率阻抗特性(理想电容的频率特性随频率的升高,阻抗降低),就像一个水塘,它能使输出电压输出均匀,降低负载电压波动。

旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚,这是阻抗要求。在画PCB时候特别要注意,只有靠近某个元器件时候才能抑制电压或其他输信号因过大而导致的地电位抬高和噪声。说白了就是把直流电源中的交流分量,通过电容耦合到电源地中,起到了净化直流电源的作用。

如图C1为旁路电容,画图时候要尽量靠近IC1

(图C1)

去藕电容:去耦电容,是把输出信号的干扰作为滤除对象,去耦电容相当于电池,利用其充放电,使得放大后的信号不会因电流的突变而受干扰。它的容量根据信号的频率、抑制波纹程度而定,去藕电容就是起到一个“电池”的作用,满足驱动电路电流的变化,避免相互间的耦合干扰。

旁路电容实际也是去藕合的,只是旁路电容一般是指高频旁路,也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。高频旁路电容一般比较小,根据谐振频率一般取 0.1F、0.01F 等;而去耦合电容的容量一般较大,可能是 10F 或者更大,依据电路中分布参数、以及驱动电流的变化大小来确定。

如图C3为去耦电容:

(图C3)

它们的区别:旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象,而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象,防止干扰信号返回电源。

3、耦合:作为两个电路之间的连接,允许交流信号通过并传输到下一级电路 。

用电容做耦合的元件,是为了将前级信号传递到后一级,并且隔断前一级的直流对后一级的影响,使电路调试简单,性能稳定。

如果不加电容交流信号放大不会改变,只是各级工作点需重新设计,由于前后级影响,调试工作点非常困难,在多级时几乎无法实现。

4、滤波:这个对电路而言很重要,CPU背后的电容基本都是这个作用。

即频率f越大,电容的阻抗Z越小。当低频时,电容C由于阻抗Z比较大,有用信号可以顺利通过;当高频时,电容C由于阻抗Z已经很小了,相当于把高频噪声短路到GND上去了。

滤波作用:理想电容,电容越大,阻抗越小,通过的频率也越高。电解电容一般都是超过 1F,其中的电感成份很大,因此频率高后反而阻抗会大。

我们经常看见有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容,其实大的电容通低频,小电容通高频,这样才能充分滤除高低频。电容频率越高时候则衰减越大,电容像一个水塘,几滴水不足以引起它的很大变化,也就是说电压波动不是你很大时候电压可以缓冲。

如图C2:

(图C2)

5、温度补偿:针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响,而进行补偿,改善电路的稳定性。

分析:由于定时电容的容量决定了行振荡器的振荡频率,所以要求定时电容的容量非常稳定,不随环境湿度变化而变化,这样才能使行振荡器的振荡频率稳定。因此采用正、负温度系数的电容释联,进行温度互补。

当工作温度升高时,Cl的容量在增大,而C2的容量在减小,两只电容并联后的总容量为两只电容容量之和,由于一个容量在增大而另一个在减小,所以总容量基本不变。

同理,在温度降低时,一个电容的容量在减小而另一个在增大,总的容量基本不变,稳定了振荡频率,实现温度补偿目的。

6、计时:电容器与电阻器配合使用,确定电路的时间常数。

输入信号由低向高跳变时,经过缓冲1后输入RC电路。电容充电的特性使B点的信号并不会跟随输入信号立即跳变,而是有一个逐渐变大的过程。当变大到一定程度时,缓冲2翻转,在输出端得到了一个延迟的由低向高的跳变。

时间常数:以常见的 RC 串联构成积分电路为例,当输入信号电压加在输入端时,电容上的电压逐渐上升。而其充电电流则随着电压的上升而减小,电阻R和电容C串联接入输入信号VI,由电容C输出信号V0,当RC (τ)数值与输入方波宽度tW之间满足:τ》》tW,这种电路称为积分电路。

7、调谐:对与频率相关的电路进行系统调谐,比如手机、收音机、电视机。

变容二极管的调谐电路:

因为lc调谐的振荡电路的谐振频率是lc的函数,我们发现振荡电路的最大与最小谐振频率之比随着电容比的平方根变化。此处电容比是指反偏电压最小时的电容与反偏电压最大时的电容之比。因而,电路的调谐特征曲线(偏压一谐振频率)基本上是一条抛物线。

8、整流:在预定的时间开或者关半闭导体开关元件。

9、储能:储存电能,用于必须要的时候释放。

例如相机闪光灯,加热设备等等.(如今某些电容的储能水平己经接近锂电池的水准,一个电容储存的电能可以供一个手机使用一天。

储能作用:一般地,电解电容都会有储能的作用。对于专门的储能作用的电容,电容储能的机理为双电层电容以及法拉第电容,其主要形式为超级电容储能,其中超级电容器是利用双电层原理的电容器。

当外加电压加到超级电容器的两个极板上时,与普通电容器一样,极板的正电极存储正电荷,负极板存储负电荷。在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下,在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷,以平衡电解液的内电场。

这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上,以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上,这个电荷分布层叫做双电层,因此电容量非常大。

(0)

相关推荐

  • 旁路电容之频率特性和应用

    旁路电容最降低电源平面阻抗,以及减少同步开关噪声都起着很大的作用. 我们常见的电容的作用有旁路电容,去耦电容,滤波电容等等,虽然名称不同但是原理都一样,都是利用电容对交流信号呈现出低阻抗的特性. 电容 ...

  • 牛人梳理最新化工产业链,全面清晰详细!

    我们希望通过此文为你介绍化工的产业链情况,帮你理解化工最基础的产业链知识. 在开始具体介绍之前,首先讲一下关于方法论的知识,如何按照一个固定的体系了解复杂的化工产业链.在唯心主义哲学中,有三个终极问题 ...

  • 开车时,副驾驶不适合坐的4种人,老司机:作用不大,影响倒不小

    开车时,副驾驶不适合坐的4种人,老司机:作用不大,影响倒不小 现如今汽车在我们的身边可以说是越来越常见了,而且我们也都知道汽车在我们的生活当中确实是代替着一个非常重要的角色,因为如果没有汽车的话,我们 ...

  • 手工牛人自制降暑神器,一个夏天都不用开空调,至少省下1000块!

    手工牛人自制降暑神器,一个夏天都不用开空调,至少省下1000块!

  • 我国“最好吃”的六条美食街,去过三条算吃货,全去过的是牛人

    大家好,这里是在路上的小羊,和你一起看世界-每座城市都有自己的"味道",对于吃货来说,出门旅游首先重要的事情就是去找到当地的这些独特美味.我们在旅行路上,去到一个陌生的城市,想要第 ...

  • 邓州牛人演奏张凹村歌《龙都吟》

    张凹有个戏班子,自古爱打七锤锣, 吹拉弹唱锣鼓响,仙景福地县级村. 银王岗下金张凹,鹰村鹤村宝塔村, 祠堂学堂寨门大,巍巍龙亭话古今. 东坑旁边大碾盘,江擦水声响叮咚, 寨墙以上安炮楼,单打强盗土匪兵 ...

  • 真正的牛人,都有这5项素质

    △ 是新朋友吗?记得先点笔记侠关注我哦- <更新夜问>专栏·第020篇 高级笔记达人 | 郑磊 责任编辑&审校 | 君莫笑  值班编辑 | 君莫笑 第  5629  篇深度好文:6 ...

  • 黄麻起义72勇士中的那些牛人

    1927年11月13日黄麻起义爆发,起义军攻占黄安县城建立起黄安县农民政府.起义军300余人遭遇敌军优势兵力围攻,总指挥潘忠汝在突围中壮烈牺牲,副总指挥吴光浩.党代表戴克敏带着72勇士突出重围转战黄陂 ...

  • 轴承发响的30种原因,牛人总结!

    轴承装置异响的情况,相信大家一定都遇到过.但事实上轴承异响并不一定是产品的质量问题.经过技术人员的长期总结,轴承发响有以下30种原因,可能还有很多是我们没有碰到过的,欢迎大家补充. 轴承异响的30种原 ...

  • 哪个牛人整理的这么全面的历史思维导图[恐...

    哪个牛人整理的这么全面的历史思维导图[恐惧]按照这个知识面,历史拿良以上不成问题啊[灵光一闪]家有初中生值得收藏[吃瓜群众]