【電容十說】之一：電容的作用都有哪些？

時間：2021-09-07 11:28:51

關(guān)鍵字：電容

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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

應(yīng)用于信號電路，主要完成耦合、振蕩/同步及時間常數(shù)的作用

一：應(yīng)用于電源電路的電容作用

01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。

02去藕

去耦電容是電路中裝設(shè)在元件的電源端的電容，此電容可以提供較穩(wěn)定的電源，同時也可以降低元件耦合到電源端的噪聲，間接可以減少其他元件受此元件噪聲的影響。

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放途徑。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。

鋁電解電容不適用于高頻去耦，主要用于電源或電力系統(tǒng)的濾波。

由實際經(jīng)驗可知，選擇不同去耦電容的依據(jù)，通常是根據(jù)時鐘或處理器的第一諧波來選擇。但是，町電流是由3次或5次諧波產(chǎn)生的，此時就應(yīng)該考慮這些諧波，采用較大的分立電容去耦。在達到200～300 MHz以上頻率的電流工作狀態(tài)后，0.1μF與0.01μF并聯(lián)的去耦電容由于感性太強，轉(zhuǎn)換速度緩慢，不能提供滿足需要的充電電流。

03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，電容越小高頻越容易通過。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。

04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（如EPCOS 公司的 B43504 或B43505）是較為常用的。

根據(jù)不同的電源要求，器件有時會采用串聯(lián)、并聯(lián)或其組合的形式，對于功率級超過10KW 的電源，通常采用體積較大的罐形螺旋端子電容器。

二：應(yīng)用于信號回路的電容作用

01耦合

舉個例子來講，晶體管放大器發(fā)射極有一個自給偏壓電阻，它同時又使信號產(chǎn)生壓降反饋到輸入端形成了輸入輸出信號耦合，這個電阻就是產(chǎn)生了耦合的元件，如果在這個電阻兩端并聯(lián)一個電容，由于適當(dāng)容量的電容器對交流信號較小的阻抗，這樣就減小了電阻產(chǎn)生的耦合效應(yīng)，故稱此電容為去耦電容。

02振蕩/同步

包括RC、LC 振蕩器及晶體的負載電容都屬于這一范疇。

03時間常數(shù)

這就是常見的 R、C 串聯(lián)構(gòu)成的積分電路。當(dāng)輸入信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。電容充放電的過程如下圖示：

End

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