電源兩端並聯一個電容的作用(
平緩電壓突變,濾除高頻噪聲,電源斷電後維持一段反應時間。
一般的都是起濾波的作用,消除干擾,總得來說,電容的作用都是利用了電容兩端的電壓不能突變的性質,通交流隔直流。
電路中關鍵部位要配置適當的高頻退耦電容,如在電源的輸入端應接一個10μF~100 μF的電解電容,在積體電路的電源引腳附近都應接一個0.01 pF左右的瓷片電容。有些電路還要配置適當的高頻或低頻扼流圈,以減小高低頻電路之間的影響。
一、電容的分類和作用
電容(Electric capacity),由兩個金屬極,中間夾有絕緣材料(介質)構成。由於絕緣材料的不同,所構成的電容器的種類也有所不同。
按結構可分為:固定電容,可變電容,微調電容。
按介質材料可分為:氣體介質電容,液體介質電容,無機固體介質電容,有機固體介質電容電解電容。
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,因此常用於級間耦合、濾波、去耦、旁路及訊號調諧。
二、電容的單位
電阻的基本單位是:F (法),此外還有μF(微法)、pF(皮法),另外還有一個用的比較少的單位,那就是:nF(納法),由於電容 F 的容量非常大,所以我們看到的一般都是μF、nF、pF的單位,而不是F的單位。
他們之間的具體換算如下:
1F=1000000μF
1μF=1000nF=1000000pF
三、電容的耐壓 單位:V(伏特)
每一個電容都有它的耐壓值,這是電容的重要引數之一。普通無極性電容的標稱耐壓值有:63V、100V、160V、250V、400V、600V、1000V等,有極性電容的耐壓值相對要比無極性電容的耐壓要低,一般的標稱耐壓值有: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、雲母電容、獨石電容、電解電容、鉭電容等。
五、特點
無感CBB電容 2層聚丙乙烯塑料和2層金屬箔交替夾雜然後捆綁而成。 無感,高頻特性好,體積較小不適合做大容量,價格比較高,耐熱效能較差。
電解電容 兩片鋁帶和兩層絕緣膜相互層疊,轉捆後浸泡在電解液(含酸性的合成溶液)中。 容量大。 高頻特性不好。
電解電容其作用是:
隔直流:作用是阻止直流通過而讓交流通過。
旁路(去耦):為交流電路中某些並聯的元件提供低阻抗通路。
耦合:作為兩個電路之間的連線,允許交流訊號通過並傳輸到下一級電路。
濾波:將整流以後的鋸齒波變為平滑的脈動波,接近於直流。
儲能:儲存電能,用於必須要的時候釋放。
1uF/100V,0.1uF/100V,0.01uF/100V,0.0033uF/100V。以上為無感CCB電容。作用如下:
隔直流:作用是阻止直流通過而讓交流通過。
旁路(去耦):為交流電路中某些並聯的元件提供低阻抗通路。
耦合:作為兩個電路之間的連線,允許交流訊號通過並傳輸到下一級電路。
濾波:將整流以後的鋸齒波變為平滑的脈動波,接近於直流。
作為無源元件之一的電容,其作用不外乎以下幾種:
1、應用於電源電路,實現旁路、去藕、濾波和儲能的作用,下面分類詳述之:
1)旁路
旁路電容是為本地器件提供能量的儲能器件,它能使穩壓器的輸出均勻化,降低負載需求。就像小型可充電電池一樣,旁路電容能夠被充電,並向器件進行放電。為儘量減少阻抗,旁路電容要儘量靠近負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致的地電位擡高和噪聲。地彈是地連線處在通過大電流毛刺時的電壓降。
2)去藕
去藕,又稱解藕。從電路來說,總是可以區分為驅動的源和被驅動的負載。如果負載電容比較大,驅動電路要把電容充電、放電,才能完成訊號的跳變,在上升沿比較陡峭的時候,電流比較大,這樣驅動的電流就會吸收很大的電源電流,由於電路中的電感,電阻(特別是晶片管腳上的電感,會產生反彈),這種電流相對於正常情況來說實際上就是一種噪聲,會影響前級的正常工作。這就是耦合。
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,避免相互間的耦合干擾。
將旁路電容和去藕電容結合起來將更容易理解。旁路電容實際也是去藕合的,只是旁路電容一般是指高頻旁路,也就是給高頻的開關噪聲提高一條低阻抗洩防途徑。高頻旁路電容一般比較小,根據諧振頻率一般是0.1u,0.01u等,而去耦合電容一般比較大,是10uF或者更大,依據電路中分佈引數,以及驅動電流的變化大小來確定。
旁路是把輸入訊號中的干擾作為濾除物件,而去耦是把輸出訊號的干擾作為濾除物件,防止干擾訊號返回電源。這應該是他們的本質區別。
3)濾波
從理論上(即假設電容為純電容)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,所以頻率高後反而阻抗會增大。有時會看到有一個電容量較大電解電容並聯了一個小電容,這時大電容通低頻,小電容通高頻。電容的作用就是通高阻低,通高頻阻低頻。電容越大低頻越容易通過,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。
曾有網友將濾波電容比作“水塘”。由於電容的兩端電壓不會突變,由此可知,訊號頻率越高則衰減越大,可很形象的說電容像個水塘,不會因幾滴水的加入或蒸發而引起水量的變化。它把電壓的變動轉化為電流的變化,頻率越高,峰值電流就越大,從而緩衝了電壓。濾波就是充電,放電的過程。
4)儲能
儲能型電容器通過整流器收集電荷,並將儲存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40~450VDC、電容值在220~150 000uF之間的鋁電解電容器(如EPCOS公司的 B43504或B43505)是較為常用的。根據不同的電源要求,器件有時會採用串聯、並聯或其組合的形式,對於功率級超過10KW的電源,通常採用體積較大的罐形螺旋端子電容器。
2、應用於訊號電路,主要完成耦合、振盪/同步及時間常數的作用:
1)耦合
舉個例子來講,電晶體放大器發射極有一個自給偏壓電阻,它同時又使訊號產生壓降反饋到輸入端形成了輸入輸出訊號耦合,這個電阻就是產生了耦合的元件,如果在這個電阻兩端並聯一個電容,由於適當容量的電容器對交流訊號較小的阻抗,這樣就減小了電阻產生的耦合效應,故稱此電容為去耦電容。
2)振盪/同步
包括RC、LC振盪器及晶體的負載電容都屬於這一範疇。
3)時間常數
這就是常見的 R、C 串聯構成的積分電路。當輸入訊號電壓加在輸入端時,電容(C)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。電流通過電阻(R)、電容(C)的特性通過下面的公式描述:
i = (V/R)e-(t/CR)