干貨！一文詳解電容知識

一、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：應(yīng)用于電源電路，實現(xiàn)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(wěn)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，并向器件進行放電。

為盡量減少阻抗，旁路電容要盡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(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的電壓降。

2)去藕

去藕，又稱解藕。從電路來說，總是可以區(qū)分為驅(qū)動的源和被驅(qū)動的負載。

如果負載電容比較大，驅(qū)動電路要把電容充電、放電，才能完成信號的跳變，在上升沿比較陡峭的時候，電流比較大，這樣驅(qū)動的電流就會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，會產(chǎn)生反彈)，這種電流相對于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，這就是所謂的“耦合”。

去藕電容就是起到一個“電池”的作用，滿足驅(qū)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(jié)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(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)諧振頻率一般取 0.1μF、0.01μF 等;而去耦合電容的容量一般較大，可能是 10μF 或者更大，依據(jù)電路中分布參數(shù)、以及驅(qū)動電流的變化大小來確定。

旁路是把輸入信號中的干擾作為濾除對象，而去耦是把輸出信號的干擾作為濾除對象，防止干擾信號返回電源。這應(yīng)該是他們的本質(zhì)區(qū)別。

3)濾波

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。但實際上超過 1μF 的電容大多為電解電容，有很大的電感成份，所以頻 率高后反而阻抗會增大。

有時會看到有一個電容量較大電解電容并聯(lián)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(1000μF)濾低頻，小電容(20pF)濾高頻。

曾有網(wǎng)友形象地將濾波電容比作“水塘”。由于電容的兩端電壓不會突變，由此可知，信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(fā)而引起水量的變化。

它把電壓的變動轉(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。

4)儲能

儲能型電容器通過整流器收集電荷，并將存儲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 000μF 之間的鋁電解電容器是較為常用的。

電容相信大家都不陌生，就算沒有見過也聽過，在現(xiàn)在的生活中，電容是必不可少的元件之一，大到線路，小到一個小小的電子主板，特別是單相電機的啟動，都無不需要電容。所謂電容，就是容納和釋放電荷的電子元器件。電荷在電場中會受力而移動，當(dāng)導(dǎo)體之間有了介質(zhì)，則阻礙了電荷移動而使得電荷累積在導(dǎo)體上;造成電荷的累積儲存，最常見的例子就是兩片平行金屬板。

在兩個正對的平行金屬板中間夾上一層絕緣物質(zhì)(電介質(zhì))，就構(gòu)成了最簡單的電容器，叫平行板電容器.兩個金屬板叫電容器的極板。任意兩個彼此絕緣又相隔很近的導(dǎo)體,都可以看成是一個電容器。

電容的工作原理

電容的原理也很簡單，比如家里的自來水管，供水端經(jīng)過長途跋涉，水量免不了會時大時小。若是直接供給用戶使用，就會感覺到出水時大時小。而通常自來水公司每隔一段距離就會建一個水塔。這個水塔的作用就是儲水，能將不穩(wěn)定的水源，穩(wěn)定地送到每家每戶。

這個水塔就對應(yīng)電子學(xué)里面的電容，電容的作用是儲能，可將不穩(wěn)定的電能，變成穩(wěn)定的電能后傳送給電路。理想的電容本身并不消耗電能量，它吸收多少能量就會放出多少電能量。當(dāng)輸入的電壓波動時，電容才會產(chǎn)生電流，因為會進行充電或放電，當(dāng)電壓穩(wěn)定時，就不會產(chǎn)生電流，稱之為“隔直流通交流”。

電容器的充電

把電容器的兩個極板和電池的正負極相連，兩個極板就分別帶上了等量的異種電荷，這個過程叫充電，充電過程中電路中有短暫的充電電流。

充了電的電容,兩極板間就有電場，電勢差U，從電源獲得的電能儲存在電場中，這種能量叫電場能。電容器有儲存電荷和電場能的本領(lǐng)。

電容器的放電

把充電后的電容器兩極板接通，兩極板上的電荷中和,電容器不再帶電，這個過程叫放電，并有短暫的放電電流。

放電后,兩極板就不再有電場和電勢差，電場能轉(zhuǎn)化為其它形式的能。

電容器的主要作用

1、耦合：

用在耦合電路中的電容稱為耦合電容，在阻容耦合放大器和其他電容耦合電路中大量使用這種電容電路，起隔直流通交流作用。

2、濾波：

用在濾波電路中的電容器稱為濾波電容，在電源濾波和各種濾波器電路中使用這種電容電路，濾波電容將一定頻段內(nèi)的信號從總信號中去除。

3、退耦：

用在退耦電路中的電容器稱為退耦電容，在多級放大器的直流電壓供給電路中使用這種電容電路，退耦電容消除每級放大器之間的有害低頻交連。

4、高頻消振：

用在高頻消振電路中的電容稱為高頻消振電容，在音頻負反饋放大器中，為了消振可能出現(xiàn)的高頻自激，采用這種電容電路，以消除放大器可能出現(xiàn)的高頻嘯叫。

5、諧振：

用在LC諧振電路中的電容器稱為諧振電容，LC并聯(lián)和串聯(lián)諧振電路中都需這種電容電路。

6、旁路：

用在旁路電路中的電容器稱為旁路電容，電路中如果需要從信號中去掉某一頻段的信號，可以使用旁路電容電路，根據(jù)所去掉信號頻率不同，有全頻域(所有交流信號)旁路電容電路和高頻旁路電容電路。

7、中和：

用在中和電路中的電容器稱為中和電容。在收音機高頻和中頻放大器，電視機高頻放大器中，采用這種中和電容電路，以消除自激。

8、定時：

用在定時電路中的電容器稱為定時電容。在需要通過電容充電、放電進行時間控制的電路中使用定時電容電路，電容起控制時間常數(shù)大小的作用。

9、積分：

用在積分電路中的電容器稱為積分電容。在電勢場掃描的同步分離電路中，采用這種積分電容電路，可以從場復(fù)合同步信號中取出場同步信號。

10、微分：

用在微分電路中的電容器稱為微分電容。在觸發(fā)器電路中為了得到尖頂觸發(fā)信號，采用這種微分電容電路，以從各類(主要是矩形脈沖)信號中得到尖頂脈沖觸發(fā)信號。

11、補償：

用在補償電路中的電容器稱為補償電容，在卡座的低音補償電路中，使用這種低頻補償電容電路，以提升放音信號中的低頻信號，此外，還有高頻補償電容電路。

12、自舉：

用在自舉電路中的電容器稱為自舉電容，常用的OTL功率放大器輸出級電路采用這種自舉電容電路，以通過正反饋的方式少量提升信號的正半周幅度。

13、分頻：

在分頻電路中的電容器稱為分頻電容，在音箱的揚聲器分頻電路中，使用分頻電容電路，以使高頻揚聲器工作在高頻段，中頻揚聲器工作在中頻段，低頻揚聲器工作在低頻段。

電容器主要參數(shù)的標(biāo)注方法

直標(biāo)法

電解電容器或體積較大的無極性電容器：標(biāo)稱容量、額定電壓及允許偏差。

體積較小的無極性電容器：標(biāo)稱容量、額定電壓及允許偏差。

容量單位：微法(μF)、納法(nF)、皮法(pF)

如：1p2表示1.2 pF;1n表示1 000 pF;10n表示0.01 μF;2μ2表示 2.2 μF。

數(shù)碼標(biāo)注法

數(shù)碼標(biāo)注法一般為三位數(shù)碼表示電容器的容量，單位pF 。其中前兩位數(shù)碼為電容量的有效數(shù)字，第三位為倍乘數(shù)，但第三位倍乘數(shù)是9時表示×10 -1。

如：

101 表示：10 ×101 = 100 pF

102 表示：10 ×102 = 1 000 pF

103 表示：10 ×103 = 0. 01μF

104 表示：10 ×104 = 0.1μF

223 表示：10 ×103 = 0. 022μF

474 表示：10 ×104 = 0. 47μF

159 表示：10 ×10–1 = 1. 5 pF

色標(biāo)法

色標(biāo)法：在電容器上標(biāo)注色環(huán)或色點來表示電容量及允許偏差。

四環(huán)色標(biāo)法：第一、二環(huán)表示有效數(shù)值，第三環(huán)表示倍乘數(shù)， 第四環(huán)表示允許偏差(普通電容器)。

五環(huán)色標(biāo)法：第一、二、三環(huán)表示有效數(shù)值，第四環(huán)表示倍乘數(shù)， 第五環(huán)表示允許偏差(精密電容器)。

如：

棕、黑、橙、金 表示其電容量為 0.01 μF，允許偏差為±5%

棕、黑、黑、紅、棕 表示其電容量為 0.01 μF，允許偏差為±1%

電容器的分類及作用

瓷介電容器(CC)

結(jié)構(gòu)：用陶瓷材料作介質(zhì)，在陶瓷表面涂覆一層金屬(銀)薄膜，再經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后作為電極而成。瓷介電容器又分 1 類電介質(zhì)(NPO、CCG);2 類電介質(zhì)(X7R、2X1)和 3 類電介質(zhì)(Y5V、2F4)瓷介電容器。

用途：主要應(yīng)用于高頻電路中。

滌綸電容器(CL)

結(jié)構(gòu)：滌綸電容器，是用有極性聚脂薄膜為介質(zhì)制成的具有正溫度系數(shù)(即溫度升高時，電容量變大)的無極性電容。

用途： 一般應(yīng)用于中、低頻電路中。

常用的型號有CL11、CL21等系列。

聚苯乙烯電容器(CB)

結(jié)構(gòu)：有箔式和金屬化式兩種類型。

用途： 一般應(yīng)用于中、高頻電路中。

常用的型號有CB10、CB11(非密封箔式)、CB14~16(精密型)、CB24、CB25(非密封型金屬化)、CB80(高壓型)、 CB40 (密封型金屬化)等系列。

聚丙烯電容器(CBB)

結(jié)構(gòu)：用無極性聚丙烯薄膜為介質(zhì)制成的一種負溫度系數(shù)無極性電容。有非密封式(常用有色樹脂漆封裝)和密封式(用金屬或塑料外殼封裝)兩種類型。

用途： 一般應(yīng)用于中、低頻電子電路或作為電動機的啟動電容。

常用的箔式聚丙烯電容：CBB10、CBB11、CBB60、 CBB61 等;金屬化式聚丙烯電容： CBB20、CBB21、CBB401 等系列。

獨石電容器

結(jié)構(gòu)：獨石電容器是用鈦酸鋇為主的陶瓷材料燒結(jié)制成的多層疊片狀超小型電容器。

用途：廣泛應(yīng)用于諧振、旁路、耦合、濾波等。

常用的有CT4 (低頻) 、CT42(低頻);CC4(高頻)、CC42(高頻)等系列。

云母電容器(CY)

結(jié)構(gòu)：云母電容器是采用云母作為介質(zhì)，在云母表面噴一層金屬膜(銀)作為電極，按需要的容量疊片后經(jīng)浸漬壓塑在膠木殼(或陶瓷、塑料外殼)內(nèi)構(gòu)成。

用途：一般在高頻電路中作信號耦合、旁路、調(diào)諧等使用。

常用的有CY、CYZ、CYRX等系列。

紙介電容器(CZ)

結(jié)構(gòu)：紙介電容器是用較薄的電容器專用紙作為介質(zhì)，用鋁箔或鉛箔作為電極，經(jīng)卷饒成型、浸漬后封裝而成。

缺點：體積大、容量精度低、損耗大、穩(wěn)定性較差。

常見有CZ11、CZ30、CZ31、CZ32、CZ40、CZ80等系列。

金屬化紙介電容器(CJ)

結(jié)構(gòu)：金屬化紙介電容器采用真空蒸發(fā)技術(shù)，在涂有漆膜的紙上再蒸鍍一層金屬膜作為電極而成。

優(yōu)點：與普通紙介電容相比，體積小，容量大，擊穿后能自愈能力強。

常見有CJ10、CJ11等系列。

鋁電解電容器(CD)

結(jié)構(gòu)：有極性鋁電解電容器是將附有氧化膜的鋁箔(正極)和浸有電解液的襯墊紙，與陰極(負極)箔疊片一起卷繞而成。外型封裝有管式、立式。并在鋁殼外有藍色或黑色塑料套。

用途：通常在直流電源電路或中、低頻電路中起濾波、退耦、信號耦合及時間常數(shù)設(shè)定、隔直流等作用。

鉭電解電容器(CA)

結(jié)構(gòu)：有兩種形式：1. 箔式鉭電解電容器，內(nèi)部采用卷繞芯子,負極為液體電解質(zhì)，介質(zhì)為氧化鉭。型號有 CA30、CA31、CA35、CAk35等系列。 2. 鉭粉燒結(jié)式，陽極(正極)用顆粒很細的鉭粉壓塊后燒結(jié)而成。封裝形式有多種。

型號有CA40 、CA41、CA42、CA42H、CA49、CA70(無極性)等系列。

云母微調(diào)電容器(CY)

結(jié)構(gòu)：云母微調(diào)電容器由定片和動片構(gòu)成，定片為固定金屬片，其表面貼有一層云母薄片作為介質(zhì)，動片為具有彈性的銅片或鋁片，通過調(diào)節(jié)動片上的螺釘調(diào)節(jié)動片與定片之間的距離，來改變電容量。云母微調(diào)電容器有單微調(diào)和雙微調(diào)之分。

用途：應(yīng)用于晶體管收音機、電子儀器、電子設(shè)備中。

瓷介微調(diào)電容器(CC)

結(jié)構(gòu)：瓷介微調(diào)電容器是用陶瓷作為介質(zhì)。在動片(瓷片)與定片(瓷片)上均鍍有半圓形的銀層，通過旋轉(zhuǎn)動片改變兩銀片之間的相對位置，即可改變電容量的大小。

用途：應(yīng)用于晶體管收音機、電子儀器、電子設(shè)備中。

薄膜微調(diào)電容器

結(jié)構(gòu)： 薄膜微調(diào)電容器是用有機塑料薄膜作為介質(zhì)，即在動片與定片(動、定片均為半圓形金屬片)之間加上有機塑料薄膜，調(diào)節(jié)動片上的螺釘，使動片旋轉(zhuǎn)，即可改變?nèi)萘俊?

薄膜微調(diào)電容器一般分為雙微調(diào)和四微調(diào)。有的密封雙連或密封四連可變電容器上自帶薄膜微調(diào)電容器，將微調(diào)電容器安裝在外殼頂部，使用和調(diào)整就更方便了。

空氣可變電容器(CB)

結(jié)構(gòu)： 電極由兩組金屬片組成。一組為定片，一組為動片，動片與定片之間以空氣作為介質(zhì)。當(dāng)轉(zhuǎn)動動片使之全部旋進定片時，其電容量最大，反之，將動片全部旋出定片時，電容量最小。

空氣可變電容器有單連和雙連之分。

薄膜可變電容器

結(jié)構(gòu)：薄膜可變電容器是在其動片與定片之間加上塑料薄膜作為介質(zhì)，外殼為透明或半透明塑料封裝，因此也稱密封單連或密封雙連和密封四連可變電容器。

用途：單連主要用在簡易收音機或電子儀器中;雙連用在晶體管收音機和電子儀器、電子設(shè)備中;四連常用在AF/FM多波段收音機。