电容在电路中的作用

news2024/11/27 8:27:24

  电容、也称为电容器,字面意思理解就是一种“装电的容器”,是一种容纳电荷的器件。它拥有两个电极板,由两个电极板及其中间所夹的介质封装而成。

常用电容极性判断
  铝电解电容:长脚为正极,短脚为负极,或者电容上有银色负号的一边为负极,瓷片电容和独石电容无极性。使用时要注意电容的耐压值,同时防止短接。

1.旁路:为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。

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  如果VCC(电源/输入信号)不加如上图的电容,电源很有可能由于受到外界的干扰而变成了波动的信号,CPU的电源由VCC提供,如果VCC波动较大,会有可能使芯片输出的高低电平出现逻辑错误。电容具有同交流、阻直流的作用,就能够将电源波动的信号导地去除掉,同时电容具有存储能量的作用,电源给电容充电后使得输出更加平稳。

  所以,旁路电容的作用能使得输入电压均匀化,减少噪声对后级的影响;进行储能,当外界信号变化过快及时进行电压补偿。

  旁路电容:旁路电容,又称为退耦电容,是为某个器件提供能量的储能器件。它利用了电容的频率阻抗特性,理想电容的频率特性随频率的升高,阻抗降低,就像一个水塘,它能使输出电压输出均匀,降低负载电压波动。旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚,这是阻抗要求。在画PCB时候特别要注意,只有靠近某个元器件时候才能抑制电压或其他输信号因过大而导致的地电位抬高和噪声。说白了就是把直流电源中的交流分量,通过电容耦合到电源地中,起到了净化直流电源的作用。如图C1为旁路电容,画图时候要尽量靠近IC1。
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2.去耦

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  去耦电容和旁路电容作用相像,都有滤除干扰信号的作用,只是旁路电容针对输入信号,去耦电容针对输出信号。去耦电容一般比较大为10Uf或更大,旁路电容一般根据谐振频率是0.1uF或0.01uF。

  去耦电容:去耦电容,是把输出信号的干扰作为滤除对象,去耦电容相当于电池,利用其充放电,使得放大后的信号不会因电流的突变而受干扰。它的容量根据信号的频率、抑制波纹程度而定,去耦电容就是起到一个“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。旁路电容实际也是去耦合的,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放途径。高频旁路电容一般比较小,根据谐振频率一般取 0.1F、0.01F 等。而去耦合电容的容量一般较大,可能是 10F 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。如图C3为去耦电容.

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3.滤波

  滤除杂波,大电容滤低频,小电容滤高频,不同的电容滤除值是不同的,滤波电容的作用主要就是用在电源整流电路中,用来滤除交流成分。使输出的直流更平滑。低频滤波电容器主要用于电滤波或变压器整流后的滤波,其工作频率与市电一致为50Hz;而高频滤波电容器主要工作在开关电源整流后的滤波,其工作频率为几千Hz到几万Hz。
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  滤波:这个对电路而言很重要,CPU背后的电容基本都是这个作用。即频率f越大,电容的阻抗Z越小。当低频时,电容C由于阻抗Z比较大,有用信号可以顺利通过;当高频时,电容C由于阻抗Z已经很小了,相当于把高频噪声短路到GND上去了。滤波作用:理想电容,电容越大,阻抗越小,通过的频率也越高。

4.储能

  收集电荷,储存电能,用于必须要的时候释放。给时钟芯片供电时,它会走时,一般会在电源与地之间接上一个电容,当外界没有电源的时候,由于开始VCC给电容充电,此时电容能够提供电源给芯片,能够使芯片再走时一段时间。
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5.隔直流:作用是阻止直流通过而让交流通过

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6.耦合电容

耦合:作为两个电路之间的连接,允许交流信号通过并传输到下一级电路 。
  用电容做耦合的元件,是为了将前级信号传递到后一级,并且隔断前一级的直流对后一级的影响,使电路调试简单,性能稳定。如果不加电容,交流信号放大不会改变,只是各级工作点需重新设计,由于前后级影响,调试工作点非常困难,在多级时几乎无法实现。
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7.温度补偿:针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响,而进行补偿,改善电路的稳定性。

分析:由于定时电容的容量决定了行振荡器的振荡频率,所以要求定时电容的容量非常稳定,不随环境湿度变化而变化,这样才能使行振荡器的振荡频率稳定。因此采用正、负温度系数的电容并联,进行温度互补。当工作温度升高时,Cl的容量在增大,而C2的容量在减小,两只电容并联后的总容量为两只电容容量之和,由于一个容量在增大而另一个在减小,所以总容量基本不变。同理,在温度降低时,一个电容的容量在减小而另一个在增大,总的容量基本不变,稳定了振荡频率,实现温度补偿目的。

8.计时:电容器与电阻器配合使用,确定电路的时间常数。

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输入信号由低向高跳变时,经过缓冲1后输入RC电路。电容充电的特性使B点的信号并不会跟随输入信号立即跳变,而是有一个逐渐变大的过程。当变大到一定程度时,缓冲2翻转,在输出端得到了一个延迟的由低向高的跳变。

时间常数:以常见的 RC 串联构成积分电路为例,当输入信号电压加在输入端时,电容上的电压逐渐上升。而其充电电流则随着电压的上升而减小,电阻R和电容C串联接入输入信号VI,由电容C输出信号V0,当RC (τ)数值与输入方波宽度tW之间满足:τ>>tW,这种电路称为积分电路。

9.调谐:对于与频率相关的电路进行系统调谐,比如手机、收音机、电视机。

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极管的调谐电路因为lc调谐的振荡电路的谐振频率是lc的函数,我们发现振荡电路的最大与最小谐振频率之比随着电容比的平方根变化。此处电容比是指反偏电压最小时的电容与反偏电压最大时的电容之比。因而,电路的调谐特征曲线(偏压一谐振频率)基本上是一条抛物线。

10.整流:在预定的时间开或者关半闭导体开关元件

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11.储能

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