詳細分析電容的作用和用途
發布時間:2018-10-15 責任編輯:lina
【導讀】電容是電路設計中最為普通常用的器件,是無源元件之一,有源器件簡單地說就是需能(電)源的器件叫有源器件, 無需能(電)源的器件就是無源器件。電容也常常在高速電路中扮演重要角色。
電容是電路設計中最為普通常用的器件,是無源元件之一,有源器件簡單地說就是需能(電)源的器件叫有源器件, 無需能(電)源的器件就是無源器件。電容也常常在高速電路中扮演重要角色。
電容的作用和用途,一般都有好多種。如:在旁路、去藕、濾波、儲能方麵的作用;在完成振蕩、同步以及時間常數的作用……
下麵來詳細分析一下:
1、隔直流:作用是阻止直流通過而讓交流通過。

2、旁路(去耦):為交流電路中某些並聯的元件提供低阻抗通路。


旁路電容:旁路電容,又稱為退耦電容,是為某個器件提供能量的儲能器件,它利用了電容的頻率阻抗特性(理想電容的頻率特性隨頻率的升高,阻抗降低),就像一個水塘,它能使輸出電壓輸出均勻,降低負載電壓波動。 旁路電容要盡量靠近負載器件的供電電源管腳和地管腳,這是阻抗要求,在畫PCB時shi候hou特te別bie要yao注zhu意yi,隻zhi有you靠kao近jin某mou個ge元yuan器qi件jian時shi候hou才cai能neng抑yi製zhi電dian壓ya或huo其qi他ta輸shu信xin號hao因yin過guo大da而er導dao致zhi的de地di電dian位wei抬tai高gao和he噪zao聲sheng,說shuo白bai了le就jiu是shi把ba直zhi流liu電dian源yuan中zhong的de交jiao流liu分fen量liang,通tong過guo電dian容rong耦ou合he到dao電dian源yuan地di中zhong,起qi到dao了le淨jing化hua直zhi流liu電dian源yuan的de作zuo用yong。如ru圖tuC1為旁路電容,畫圖時候要盡量靠近IC1

圖C1
去藕電容:去(qu)耦(ou)電(dian)容(rong),是(shi)把(ba)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)的(de)幹(gan)擾(rao)作(zuo)為(wei)濾(lv)除(chu)對(dui)象(xiang),去(qu)耦(ou)電(dian)容(rong)相(xiang)當(dang)於(yu)電(dian)池(chi),利(li)用(yong)其(qi)充(chong)放(fang)電(dian),使(shi)得(de)放(fang)大(da)後(hou)的(de)信(xin)號(hao)不(bu)會(hui)因(yin)電(dian)流(liu)的(de)突(tu)變(bian)而(er)受(shou)幹(gan)擾(rao)。它(ta)的(de)容(rong)量(liang)根(gen)據(ju)信(xin)號(hao)的(de)頻(pin)率(lv)、抑製波紋程度而定,去藕電容就是起到一個“電池”的作用,滿足驅動電路電流的變化,避免相互間的耦合幹擾。
旁pang路lu電dian容rong實shi際ji也ye是shi去qu藕ou合he的de,隻zhi是shi旁pang路lu電dian容rong一yi般ban是shi指zhi高gao頻pin旁pang路lu,也ye就jiu是shi給gei高gao頻pin的de開kai關guan噪zao聲sheng提ti高gao一yi條tiao低di阻zu抗kang泄xie防fang途tu徑jing。高gao頻pin旁pang路lu電dian容rong一yi般ban比bi較jiao小xiao,根gen據ju諧xie振zhen頻pin率lv一yi般ban取qu 0.1F、0.01F 等; 而去耦合電容的容量一般較大,可能是 10F 或者更大,依據電路中分布參數、以及驅動電流的變化大小來確定。如圖C3為去耦電容

圖C3
它們的區別:旁路是把輸入信號中的幹擾作為濾除對象,而去耦是把輸出信號的幹擾作為濾除對象,防止幹擾信號返回電源。
3、耦合:作為兩個電路之間的連接,允許交流信號通過並傳輸到下一級電路 。


用電容做耦合的元件,是為了將前級信號傳遞到後一級,並且隔斷前一級的直流對後一級的影響,使電路調試簡單,性能穩定。
如果不加電容交流信號放大不會改變,隻是各級工作點需重新設計,由於前後級影響,調試工作點非常困難,在多級時幾乎無法實現。
4、濾波:這個對電路而言很重要,CPU背後的電容基本都是這個作用。

即頻率f越大,電容的阻抗Z越小。當低頻時,電容C由於阻抗Z比較大,有用信號可以順利通過;當高頻時,電容C由於阻抗Z已經很小了,相當於把高頻噪聲短路到GND上去了。

濾波作用:理想電容,電容越大,阻抗越小,通過的頻率也越高。電解電容一般都是超過 1F ,qizhongdedianganchengfenhenda,yincipinlvgaohoufanerzukanghuida。womenjingchangkanjianyoushihuikandaoyouyigedianrongliangjiaodadianjiedianrongbinglianleyigexiaodianrong,qishidadedianrongtongdipin,xiaodianrongtonggaopin,zheyangcainengchongfenlvchugaodipin。dianrongpinlvyuegaoshihouzeshuaijianyueda,dianrongxiangyigeshuitang,jidishuibuzuyiyinqitadehendabianhua,yejiushishuodianyabodongbushinihendashihoudianyakeyihuanchong,rutuC2

圖C2
5、溫度補償:針對其它元件對溫度的適應性不夠帶來的影響,而進行補償,改善電路的穩定性。

分析:由(you)於(yu)定(ding)時(shi)電(dian)容(rong)的(de)容(rong)量(liang)決(jue)定(ding)了(le)行(xing)振(zhen)蕩(dang)器(qi)的(de)振(zhen)蕩(dang)頻(pin)率(lv),所(suo)以(yi)要(yao)求(qiu)定(ding)時(shi)電(dian)容(rong)的(de)容(rong)量(liang)非(fei)常(chang)穩(wen)定(ding),不(bu)隨(sui)環(huan)境(jing)濕(shi)度(du)變(bian)化(hua)而(er)變(bian)化(hua),這(zhe)樣(yang)才(cai)能(neng)使(shi)行(xing)振(zhen)蕩(dang)器(qi)的(de)振(zhen)蕩(dang)頻(pin)率(lv)穩(wen)定(ding)。因(yin)此(ci)采(cai)用(yong)正(zheng)、負溫度係數的電容釋聯,進行溫度互補。
當工作溫度升高時,Cl的容量在增大,而C2的容量在減小,兩隻電容並聯後的總容量為兩隻電容容量之和,由於一個容量在增大而另一個在減小,所以總容量基本不變。
同理,在溫度降低時,一個電容的容量在減小而另一個在增大,總的容量基本不變,穩定了振蕩頻率,實現溫度補償目的。
6、計時:電容器與電阻器配合使用,確定電路的時間常數。

輸入信號由低向高跳變時,經過緩衝1後輸入RC電路。電容充電的特性使B點的信號並不會跟隨輸入信號立即跳變,而是有一個逐漸變大的過程。當變大到一定程度時,緩衝2翻轉,在輸出端得到了一個延遲的由低向高的跳變。
時間常數:以常見的 RC 串聯構成積分電路為例,當輸入信號電壓加在輸入端時,電容上的電壓逐漸上升。而其充電電流則隨著電壓的上升而減小,電阻R和電容C串聯接入輸入信號VI,由電容C輸出信號V0,當RC (τ)數值與輸入方波寬度tW之間滿足:τ》》tW,這種電路稱為積分電路
7、調諧:對與頻率相關的電路進行係統調諧,比如手機、收音機、電視機。

變容二極管的調諧電路
因為lc調諧的振蕩電路的諧振頻率是lc的(de)函(han)數(shu),我(wo)們(men)發(fa)現(xian)振(zhen)蕩(dang)電(dian)路(lu)的(de)最(zui)大(da)與(yu)最(zui)小(xiao)諧(xie)振(zhen)頻(pin)率(lv)之(zhi)比(bi)隨(sui)著(zhe)電(dian)容(rong)比(bi)的(de)平(ping)方(fang)根(gen)變(bian)化(hua)。此(ci)處(chu)電(dian)容(rong)比(bi)是(shi)指(zhi)反(fan)偏(pian)電(dian)壓(ya)最(zui)小(xiao)時(shi)的(de)電(dian)容(rong)與(yu)反(fan)偏(pian)電(dian)壓(ya)最(zui)大(da)時(shi)的(de)電(dian)容(rong)之(zhi)比(bi)。因(yin)而(er),電(dian)路(lu)的(de)調(tiao)諧(xie)特(te)征(zheng)曲(qu)線(xian)(偏壓一諧振頻率)基本上是一條拋物線。
8、整流:在預定的時間開或者關半閉導體開關元件。


9、儲能:儲存電能,用於必須要的時候釋放。
例如相機閃光燈,加熱設備等等.(如今某些電容的儲能水平己經接近鋰電池的水準,一個電容儲存的電能可以供一個手機使用一天。

儲能作用:一yi般ban地di,電dian解jie電dian容rong都dou會hui有you儲chu能neng的de作zuo用yong。對dui於yu專zhuan門men的de儲chu能neng作zuo用yong的de電dian容rong,電dian容rong儲chu能neng的de機ji理li為wei雙shuang電dian層ceng電dian容rong以yi及ji法fa拉la第di電dian容rong,其qi主zhu要yao形xing式shi為wei超chao級ji電dian容rong儲chu能neng,其qi中zhong超chao級ji電dian容rong器qi是shi利li用yong雙shuang電dian層ceng原yuan理li的de電dian容rong器qi,當dang外wai加jia電dian壓ya加jia到dao超chao級ji電dian容rong器qi的de兩liang個ge極ji板ban上shang時shi,與yu普pu通tong電dian容rong器qi一yi樣yang,極ji板ban的de正zheng電dian極ji存cun儲chu正zheng電dian荷he,負fu極ji板ban存cun儲chu負fu電dian荷he,在zai超chao級ji電dian容rong器qi的de兩liang極ji板ban上shang電dian荷he產chan生sheng的de電dian場chang作zuo用yong下xia,在zai電dian解jie液ye與yu電dian極ji間jian的de界jie麵mian上shang形xing成cheng相xiang反fan的de電dian荷he,以yi平ping衡heng電dian解jie液ye的de內nei電dian場chang,這zhe種zhong正zheng電dian荷he與yu負fu電dian荷he在zai兩liang個ge不bu同tong相xiang之zhi間jian的de接jie觸chu麵mian上shang,以yi正zheng負fu電dian荷he之zhi間jian極ji短duan間jian隙xi排pai列lie在zai相xiang反fan的de位wei置zhi上shang,這zhe個ge電dian荷he分fen布bu層ceng叫jiao做zuo雙shuang電dian層ceng,因yin此ci電dian容rong量liang非fei常chang大da。
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