電子電路中電容的作用

1、 一、電容的分類和作用 電容(Electric capacity)，由兩個(gè)金屬極，中間夾有絕緣材料（介質(zhì)）構(gòu)成。由于絕緣材料的不同，所構(gòu)成的電容器的種類也有所不同。 按結(jié)構(gòu)可分為：固定電容，可變電容，微調(diào)電容。 按介質(zhì)材料可分為：氣體介質(zhì)電容，液體介質(zhì)電容，無機(jī)固體介質(zhì)電容，有機(jī)固體介質(zhì)電容電解電容。 按極性分為：有極性電容和無極性電容。 我們最常見到的就是電解電容。 電容在電路中具有隔斷直流電，通過交流電的作用，因此常用于級(jí)間耦合、濾波、去耦、旁路及信號(hào)調(diào)諧。二、電容的單位電阻的基本單位是：F （法），此外還有F（微法）、pF（皮法），另外還有一個(gè)用的比較少的單位，那就是：nF（納法），由于

2、電容 F 的容量非常大，所以我們看到的一般都是F、nF、pF的單位，而不是F的單位。 他們之間的具體換算如下： 1F1000000F 1F=1000nF=1000000pF三、電容的耐壓 單位：V（伏特）每一個(gè)電容都有它的耐壓值，這是電容的重要參數(shù)之一。       電解電容的耐壓值是一個(gè)設(shè)計(jì)標(biāo)稱值，表明這種類型的電容器能夠在此電壓以下長期工作，如果要進(jìn)行檢驗(yàn)的話，是在該電容器兩端施加超過這個(gè)數(shù)值的電壓（比如：標(biāo)稱耐壓200V的電容器施加500V一分鐘或幾分鐘沒有發(fā)生放電或炸裂等現(xiàn)象，則說明其在200V電壓下能夠長期工作，以上舉例只是假設(shè)數(shù)值，

3、為了能夠形象了解耐壓參數(shù)，具體的施加電壓要看制造廠的標(biāo)準(zhǔn)，也有可能不是逐個(gè)檢驗(yàn)，只是抽樣檢驗(yàn)）。這是檢驗(yàn)電容器的常規(guī)做法，因此，在使用中如果不知道電容器的具體耐壓值，就沒有辦法測(cè)定它的標(biāo)稱耐壓數(shù)值。       普通無極性電容的標(biāo)稱耐壓值有：63V、100V、160V、250V、400V、600V、1000V等，有極性電容的耐壓值相對(duì)要比無極性電容的耐壓要低，一般的標(biāo)稱耐壓值有：4V、6.3V、10V、16V、25V、35V、50V、63V、80V、100V、220V、400V等。四、電容的種類 電容的種類有很多，可以從原理上分為：無極性可變電

4、容、無極性固定電容、有極性電容等，從材料上可以分為：CBB電容（聚乙烯），滌綸電容、瓷片電容、云母電容、獨(dú)石電容、電解電容、鉭電容等。五、電容的作用作為無源元件之一的電容，其作用不外乎以下幾種： 1、應(yīng)用于電源電路，實(shí)現(xiàn)旁路、去藕、濾波和儲(chǔ)能方面電容的作用，下面分類詳述之： 1）濾波      濾波是電容的作用中很重要的一部分。幾乎所有的電源電路中都會(huì)用到。從理論上（即假設(shè)電容為純電容）說，電容越大，阻抗越小，通過的頻率也越高。但實(shí)際上超過1uF的電容大多為電解電容，有很大的電感成份，所以頻率高后反而阻抗會(huì)增大。有時(shí)會(huì)看到有一個(gè)電容量較大的電解

5、電容并聯(lián)了一個(gè)小電容，這時(shí)大電容通低頻，小電容通高頻。電容的作用就是通高阻低，通高頻阻低頻。電容越小低頻越容易通過，電容越大高頻越容易通過。具體用在濾波中,大電容(1000uF)濾低頻，小電容(20pF)濾高頻。將濾波電容 比作“水塘”。由于電容的兩端電壓不會(huì)突變，由此可知，信號(hào)頻率越高則衰減越大，可很形象的說電容像個(gè)水塘，不會(huì)因幾滴水的加入或蒸發(fā)而引起水量的變化。 它把電壓的變動(dòng)轉(zhuǎn)化為電流的變化，頻率越高，峰值電流就越大，從而緩沖了電壓。濾波就是充電，放電的過程。 2）旁路電容      旁路電容是為本地器件提供能量的儲(chǔ)能器件，它能使穩(wěn)壓器的

6、輸出均勻化，降低負(fù)載需求。就像小型可充電電池一樣，旁路電容能夠被充電，并向器件進(jìn)行放電。為盡量減少阻抗，旁路電容要盡量靠近負(fù)載器件的供電電源管腳和地管腳。這能夠很好地防止輸入值過大而導(dǎo)致的地電位抬高和噪聲。地彈是地連接處在通過大電流毛刺時(shí)的電壓降。3）去耦電容      去藕，又稱解藕。從電路來說，總是可以區(qū)分為驅(qū)動(dòng)的源和被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載。如果負(fù)載電容比較大，驅(qū)動(dòng)電路要把電容充電、放電，才能完成信號(hào)的跳變，在上升沿比較陡峭的時(shí)候，電流比較大，這樣驅(qū)動(dòng)的電流就會(huì)吸收很大的電源電流，由于電路中的電感，電阻（特別是芯片管腳上的電感，會(huì)產(chǎn)生反彈），這種電流

7、相對(duì)于正常情況來說實(shí)際上就是一種噪聲，會(huì)影響前級(jí)的正常工作。這就是耦合。去藕電容就是起到一個(gè)電池的作用，滿足驅(qū)動(dòng)電路電流的變化，避免相互間的耦合干擾。將旁路電容和去藕電容結(jié)合起來將更容易理解。旁路電容實(shí)際也是去藕合的，只是旁路電容一般是指高頻旁路，也就是給高頻的開關(guān)噪聲提高一條低阻抗泄防途徑。高頻旁路電容一般比較小，根據(jù)諧振頻率一般是0.1u，0.01u等，而去耦合電容一般比較大，是10uF或者更大，依據(jù)電路中分布參數(shù)，以及驅(qū)動(dòng)電流的變化大小來確定。旁路是把輸入信號(hào)中的干擾作為濾除對(duì)象，而去耦是把輸出信號(hào)的干擾作為濾除對(duì)象，防止干擾信號(hào)返回電源。這應(yīng)該是他們的本質(zhì)區(qū)別。 去耦電容和旁路電容的區(qū)

8、別      旁路電容不是理論概念，而是一個(gè)經(jīng)常使用的實(shí)用方法，在50 60年代，這個(gè)詞也就有它特有的含義，現(xiàn)在已不多用。電子管或者晶體管是需要偏置的，就是決定工作點(diǎn)的直流供電條件。例如電子管的柵極相對(duì)于陰極往往要求加有負(fù)壓，為了在一個(gè)直流電源下工作，就在陰極對(duì)地串接一個(gè)電阻，利用板流形成陰極的對(duì)地正電位，而柵極直流接地，這種偏置技術(shù)叫做“自偏”，但是對(duì)（交流）信號(hào)而言，這同時(shí)又是一個(gè)負(fù)反饋，為了消除這個(gè)影響，就在這個(gè)電阻上并聯(lián)一個(gè)足夠大的點(diǎn)容，這就叫旁路電容。后來也有的資料把它引申使用于類似情況。    

9、0;  去耦電容在集成電路電源和地之間的有兩個(gè)作用：一方面是本集成電路的蓄能電容，另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲。數(shù)字電路中典型的去耦電容值是 0.1F。這個(gè)電容的分布電感的典型值是5H。0.1F的去耦電容有5H的分布電感，它的并行共振頻率大約在7MHz左右，也就是說，對(duì)于 10MHz以下的噪聲有較好的去耦效果，對(duì)40MHz以上的噪聲幾乎不起作用。1F、10F的電容，并行共振頻率在20MHz以上，去除高頻噪聲的效果要好一些。每10片左右集成電路要加一片充放電電容，或1個(gè)蓄能電容，可選10F左右。最好不用電解電容，電解電容是兩層薄膜卷起來的，這種卷起來的結(jié)構(gòu)在高頻時(shí)表現(xiàn)為電感。要使用鉭

10、電容或聚碳酸酯電容。去耦電容的選用并不嚴(yán)格，可按C=1/F，即10MHz取0.1F，100MHz取 0.01F。       一般來說，容量為uF級(jí)的電容，像電解電容或鉭電容，他的電感較大，諧振頻率較小，對(duì)低頻信號(hào)通過較好，而對(duì)高頻信號(hào)，表現(xiàn)出較強(qiáng)的電感性，阻抗較大，同時(shí)，大電容還可以起到局部電荷池的作用，可以減少局部的干擾通過電源耦合出去；容量為0.0010.1uf的電容，一般為陶瓷電容或云母電容，電感小，諧振頻率高，對(duì)高頻信號(hào)的阻抗較小，可以為高頻干擾信號(hào)提供一條旁路，減少外界對(duì)該局部的耦合干擾。    

11、60;  旁路是把前級(jí)或電源攜帶的高頻雜波或信號(hào)濾除；去藕是為保正輸出端的穩(wěn)定輸出（主要是針對(duì)器件的工作）而設(shè)的“小水塘”，在其他大電流工作時(shí)保證電源的波動(dòng)范圍不會(huì)影響該電路的工作；補(bǔ)充一點(diǎn)就是所謂的藕合：是在前后級(jí)間傳遞信號(hào)而不互相影響各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)的元件。       有源器件在開關(guān)時(shí)產(chǎn)生的高頻開關(guān)噪聲將沿著電源線傳播。去耦電容的主要功能就是提供一個(gè)局部的直流電源給有源器件，以減少開關(guān)噪聲在板上的傳播和將噪聲引導(dǎo)到地。       從電路來說，總是存在驅(qū)動(dòng)的源和被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載。如果負(fù)

12、載電容比較大，驅(qū)動(dòng)電路要把電容充電、放電，才能完成信號(hào)的跳變，在上升沿比較陡峭的時(shí)候，電流比較大，這樣驅(qū)動(dòng)的電流就會(huì)吸收很大的電源電流，由于電路中的電感，電阻（特別是芯片管腳上的電感，會(huì)產(chǎn)生反彈），這種電流相對(duì)于正常情況來說實(shí)際上就是一種噪聲，會(huì)影響前級(jí)的正常工作。這就是耦合。 去耦電容就是起到一個(gè)電池的作用，滿足驅(qū)動(dòng)電路電流的變化，避免相互間的耦合干擾。       旁路電容實(shí)際也是去耦合的，只是旁路電容一般是指高頻旁路，也就是給高頻的開關(guān)噪聲提高一條低阻抗泄防途徑。高頻旁路電容一般比較小，根據(jù)諧振頻率一般是0.1u，0.01u等，而去耦合電

13、容一般比較大，是10u或者更大，依據(jù)電路中分布參數(shù)，以及驅(qū)動(dòng)電流的變化大小來確定。在電子電路中，去耦電容和旁路電容都是起到抗干擾的作用，電容所處的位置不同，稱呼就不一樣了。對(duì)于同一個(gè)電路來說，旁路（bypass）電容是把輸入信號(hào)中的高頻噪聲作為濾除對(duì)象，把前級(jí)攜帶的高頻雜波濾除，而去耦（decoupling）電容也稱退耦電容，是把輸出信號(hào)的干擾作為濾除對(duì)象。4）儲(chǔ)能       儲(chǔ)能型電容器通過整流器收集電荷，并將存儲(chǔ)的能量通過變換器引線傳送至電源的輸出端。電壓額定值為40450VDC、電容值在220150 000uF之間的鋁電解電容器（如EP

14、COS公司的 B43504或B43505）是較為常用的。根據(jù)不同的電源要求，器件有時(shí)會(huì)采用串聯(lián)、并聯(lián)或其組合的形式， 對(duì)于功率級(jí)超過10KW的電源，通常采用體積較大的罐形螺旋端子電容器。電路設(shè)計(jì)中的注意問題：1）在接地線上,為什么有的也要通過電容后再接地？ 答：在直流電路中是抗干擾，把干擾脈沖通過電容接地（在這次要作用是隔直電路中的電位關(guān)系）；交流電路中也有這樣通過電容接地的，一般容量較小，也是抗干擾和電位隔離作用.2）在一個(gè)大的電容上還并聯(lián)一個(gè)小電容的原因？      大電容由于容量大，所以體積一般也比較大，且通常使用多層卷繞的方式制作，這就

15、導(dǎo)致了大電容的分布電感比較大（也叫等效串聯(lián)電感，英文簡(jiǎn)稱ESL）。電感對(duì)高頻信號(hào)的阻抗是很大，所以，大電容的高頻性能不好。而一些小容量電容則剛剛相反，由于容量小，因此體積可以做得很?。s短了引線，就減小了ESL，因?yàn)橐欢螌?dǎo)線也可以看成是一個(gè)電感的），而且常使用平板電容的結(jié)構(gòu)，這樣小容量電容就有很小ESL這樣它就具有了很好的高頻性能，但由于容量小的緣故，對(duì)低頻信號(hào)的阻抗大。所以，如果我們?yōu)榱俗尩皖l、高頻信號(hào)都可以很好的通過，就采用一個(gè)大電容再并上一個(gè)小電容的方式。常使用的小電容為0.1uF的瓷片電容，當(dāng)頻率更高時(shí)，還可并聯(lián)更小的電容，例如幾pF，幾百pF的。而在數(shù)字電路中，一般要給每個(gè)芯片的電源

16、引腳上并聯(lián)一個(gè)0.1uF的電容到地（這個(gè)電容叫做退耦電容，當(dāng)然也可以理解為電源濾波電容,越靠近芯片越好），因?yàn)樵谶@些地方的信號(hào)主要是高頻信號(hào)，使用較小的電容濾波就可以了。3）常見電容符號(hào)的含義：上述四個(gè)電容均為有極性電解電容。在orCAD中經(jīng)常遇到的電容符號(hào)為：表示無極性電容。在電容的命名中，通常使用（ ）表示無極性，POL表示有極性，如圖中電容的命名為：CAP_NP。由于關(guān)于電容的符號(hào)表示比較混亂，因此許多關(guān)于電容的特性，如耐壓值、材質(zhì)、大小、類型等信息都在具體電容的屬性里進(jìn)行標(biāo)注。 關(guān)于電容的應(yīng)用技巧有待在工程中完善，歡迎各位不吝賜教！謝謝！阻流電感器阻流電感器是指在電路中用以阻塞交流電流通路的電感線圈，它分為高頻阻流線圈和低頻阻流線圈。 1高頻阻流線圈 高頻阻流線圈也稱高頻扼流線圈，它用來阻止高頻交流電流通過。 高頻阻流線圈工作在高頻電路中，多用采空心或鐵氧體高頻磁心，骨架用陶瓷材料或塑料制成，線圈采用蜂房式分段繞制或多層平繞分段繞制如圖6-10所示。 2低頻阻流線圈 低頻