电容在电路中的作用 电路设计中电容的作用与选取

作为无源元件之一的电容,其作用不外乎以下几种:

1、应用于电源电路,实现旁路、去藕、滤波和储能的作用,下面分类详述之:

1)旁路

旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件,它能使稳压器的输出均匀化,降低负载需求。就像小型可充电电池一样,旁路电容能够被充电,并向器件进行放电。为尽量减少阻抗,旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。这能够很好地防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。地弹是地连接处在通过大 电流毛刺时的电压降。

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2)去藕

去藕,又称解藕。从电路来说,总是可以区分为驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大,驱动电路要把电容充电、放电,才能完成信号的跳变,在上升沿比较陡峭的时候,电流比较大,这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流,由于电路中的电感,电阻(特别是芯片管脚上的电感,会产生反弹),这种电流相对 于正常情况来说实际上就是一种噪声,会影响前级的正常工作。这就是耦合。

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。

将旁路电容和去藕电容结合起来将更容易理解。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,根据谐振频率一般是0.1u,0.01u等,而去耦合电容一般比较大,是10uF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。

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。这应该是他们的本质区别。

3)滤波

从理论上(即假设电容为纯电容)说,电容越大,阻抗越小,通过的频率也越高。但实际上超过1uF的电容大多为电解电容,有很大的电感成份,所以频率 高后反而阻抗会增大。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,这时大电容通低频,小电容通高频。电容的作用就是通高阻低,通高频阻低频。电容越大低频越容易通过,电容越大高频越容易通过。具体用在滤波中,大电容(1000uF)滤低频,小电容(20pF)滤高频。曾有网友将滤波电容 比作“水塘”。由于电容的两端电压不会突变,由此可知,信号频率越高则衰减越大,可很形象的说电容像个水塘,不会因几滴水的加入或蒸发而引起水量的变化。它把电压的变动转化为电流的变化,频率越高,峰值电流就越大,从而缓冲了电压。滤波就是充电,放电的过程。

4)储能

储能型电容器通过整流器收集电荷,并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出端。电压额定值为40~450VDC、电容值在220~150 000uF之间的铝电解电容器(如EPCOS公司的B43504或B43505)是较为常用的。根据不同的电源要求,器件有时会采用串联、并联或其组合的形式,对于功率级超过10KW的电源,通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容器。

电路设计中电容的作用与选取_电容的作用

2、应用于信号电路,主要完成耦合、振荡/同步及时间常数的作用:

1)耦合

举个例子来讲,晶体管放大器发射极有一个自给偏压电阻,它同时又使信号产生压降反馈到输入端形成了输入输出信号耦合,这个电阻就是产生了耦合的元 件,如果在这个电阻两端并联一个电容,由于适当容量的电容器对交流信号较小的阻抗,这样就减小了电阻产生的耦合效应,故称此电容为去耦电容。

2)振荡/同步

包括RC、LC振荡器及晶体的负载电容都属于这一范畴。

3)时间常数

这就是常见的R、C串联构成的积分电路。当输入信号电压加在输入端时,电容(C)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。电流通过电阻(R)、电容(C)的特性通过下面的公式描述:

??? i = (V/R)e-(t/CR)

通常音频电路中包括滤波、耦合、旁路、分频等电容,如何在电路中更有效地选择使用各种不同类型的电容器对音响音质的改善具有较大的影响。

1.耦合电容

  耦合电容的容量一般在0.1μF~1μF之间,以使用云母、丙烯、陶瓷等损耗较小的电容音质效果较好。

2.前置放大器、分频器等

  前置放大器、音频控制器、分频器上使用的电容,其容量在100pF~0.1μF之间,而扬声器分频LC网络一般采用1μF~数10μF之间容量较大的电容,目前高档分频器中采用CBB电容居多。小容量时宜采用云母,苯乙烯电容。而LC网络使用的电容,容量较大,应使用金属化塑料薄膜或无极性电解电容器,其中无机性电解电容如采用非蚀刻式,则更能获取极佳音质。

3.滤波电容

  整流后由于滤波用的电容器容量较大,故必须使用电解电容。滤波电容用于功率放大器时,其值应为10000μF以上,用于前置放大器时,容量为1000μF左右即可。当电源滤波电路直接供给放大器工作时,其容量越大音质越好。但大容量的电容将使阻

抗从10KHz附近开始上升。这时应采取几个稍小电容并联成大电容同时也应并联几个薄膜电容,在大电容旁以抑制高频阻抗的上升,如下图所示。

    图1滤波电路的并联

电容基础知识

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一、电容的作用和分类

  电容(Electric capacity),由两个金属极,中间夹有绝缘材料(介质)构成。由于绝缘材料的不同,所构成的电容器的种类也有所不同:

按结构可分为:固定电容,可变电容,微调电容。

按介质材料可分为:气体介质电容,液体介质电容,无机固体介质电容,有机固体介质电容电解电容。

按极性分为:有极性电容和无极性电容。我们最常见到的就是电解电容。

电路设计中电容的作用与选取_电容的作用

电容在电路中具有隔断直流电,通过交流电的作用,因此常用于级间耦合、滤波、去耦、旁路及信号调谐

三、电容的单位

  电阻的基本单位是:F(法),此外还有μF(微法)、pF(皮法),另外还有一个用的比较少的单位,那就是:nF(),由于电容F的容量非常大,所以我们看到的一般都是μF、nF、pF的单位,而不是F的单位。他们之间的具体换算如下:

1F=1000000μF

1μF=1000nF=1000000pF

二、电容的符号

  电容的符号同样分为国内标表示法和国际电子符号表示法,但电容符号在国内和国际表示都差不多,唯一的区别就是在有极性电容上,国内的是一个空筐下面一根横线,而国际的就是普通电容加一个“+”符号代表正极。

五、电容的耐压单位:V(伏特)

  每一个电容都有它的耐压值,这是电容的重要参数之一。普通无极性电容的标称耐压值有:63V、100V、160V、250V、400V、600V、1000V等,有极性电容的耐压值相对要比无极性电容的耐压要低,一般的标称耐压值有:4V、6.3V、10V、16V、25V、35V、50V、63V、80V、100V、220V、400V等。

六、电容的种类

  电容的种类有很多,可以从原理上分为:无极性可变电容、无极性固定电容、有极性电容等,从材料上可以分为:CBB电容(聚乙烯),涤纶电容、瓷片电容、云母电容、独石电容、电解电容、钽电容等。下表是各种电容的优缺点:

各种电容的优缺点:

极性名称制作优点缺点

无无感CBB电容2层聚丙乙烯塑料和无感,高频特性不适合做大容量,

2层金属箔交替夹杂好,体积较小价格比较高

然后捆绑而成。耐热性能较差。

无CBB电容2层聚乙烯塑料和有感,其他同上?br /> 2层金属箔交替夹杂

然后捆绑而成。

无瓷片电容薄瓷片两面渡金属膜体积小,耐压高,易碎!容量低

银而成。价格低,频率高

(有一种是高频电容)

无云母电容云母片上镀两层金属容易生产,技术体积大,容量小,

薄膜含量低温度稳定(几乎没有用了)

性好

无独石电容体积比CBB更小,

其他同CBB,有感

有电解电容两片铝带和两层绝缘容量大。高频特性不好。

膜相互层叠,转捆后

浸泡在电解液(含酸

性的合成溶液)中。

有钽电容用金属钽作为正极,稳定性好,容量大,造价高。(一般

在电解质外喷上金属高频特性好。用于关键地方)

作为负极。

七、电容的标称及识别方法

  由于电容体积要比电阻大,所以一般都使用直接标称法。如果是10n,那么就是10nF,同样100p就是100pF。如果是4n7就是4.7nF,不标单位的直接表示法:用1~4位数字表示,即指数标识,容量单位为pF,如独石和一些瓷片电容,一般就用指数形式,471就代表47×10^1 pF=470pF。

电路设计中电容的作用与选取_电容的作用

瓷片电容也有直接标识容量的,单位就是pF。

钽电容,一般直接标识数值,常见单位

  

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