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电容的作用分析说明

电容的作用分析说明

作者:站长助手    来源:电子论坛    发布时间:2021-03-08 10:48    浏览量:

作为无源元件之一的电容,其作用不外乎以下几种:
  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,这就是所谓的“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,根据谐振频率一般取 0.1?F、0.01?F 等;而去耦合电容的容量一般较大,可能是 10?F 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 1?F 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(1000?F)滤低频,小电容(20pF)滤高频。
  曾有网友形象地将滤波电容比作“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 220~150 000?F 之间的铝电解电容器是较为常用的。根不同的电源要求,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。
  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)

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