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细说电容的几种用法.话说电容之一:电容的作用


话说电容之一:电容的作用
  作为电源元件之一的电容,其作用不外乎以下几种:
1.应用于电源电路,实现旁路.去耦.滤波和储能的作用。
下面分类详述之:
1)旁路
可将混有高频电流和低频电流的交流电中的高频成分旁路掉的电容,称做“旁路电容”。对于同一个电路来说,
旁路电容是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象,把前级携带的高频杂波滤除,而去耦电容是把输出信号的干扰作为滤除对象。

旁路电容的主要功能是产生一个交流分路,从而消去进入易感区的那些不需要的能量,即当混有高频和低频的信号经过放大器被放大时,
要求通过某一级时只允许低频信号输入到下一级,而不需要高频信号进入,则在该级的输入端加一个适当大小的接地电容,使较高频率的信号很容易通过此电容被旁路掉(这是因为电容对高频阻抗小),而低频信号由于电容对它的阻抗较大而被输送到下一级放大。
旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件,它能使稳压器的输出均匀化,降低负载需求。就像小型可充电电池样,旁路电容能够被充电,
并向器件进行放电。为尽量减少阻抗,旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。这能够很好地防止输入值过大而导致的低电们抬高和噪声。地弹是地连接在通过大电流毛刺时的电压降。
  2)去藕
     去藕,又称解藕。从电路来说,总是可以区分为驱动的源和驱动的负载。如果负载电容比较大,驱动电路要把电容充电,放电,才能完成信号的跳变,在上升沿比较陡峭的时候,电流比较大,这样驱动的电源就会吸收很大的电源电流,由于电路中的电感,电阻(特别是芯片管脚上的电感,会产生反弹),这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声,会影响前级的正常工作,这就是所谓的“藕合”。去藕电容就是起到一个“电池”的作用,满足驱动电路电流的变化,避免相互间的藕合干扰。将旁路电容和去藕电容结合起来将更容易理解。旁路电容实际也是去藕合的,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高一条低阻抗泄防途径。高频旁路电容一般比较小,根据谐振频率取0.1uF等;而去藕合电容的容量较大,可能是10uF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。 旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象,而去藕是把输出信号的干扰作为滤除对象,防止干扰信号返回电源。这应该是他们的本质区别。一方面是集成电路的蓄能电容,另一方面旁路掉该器件的高频噪声。数字电路中典型的去耦电容值是0.1u。这个电容的分布电感的典型值是5nH。
0.1uF的去耦电容有5nH的分布电感,它的并行区振频率大约在7MHz左右,也就是说,对于10MHz以下的噪声有交好的去耦效果,对于40MHz以上的噪声几乎不起作用。1Uf、10uf的电容,并行共振频率在20MHz以上,去除高频噪声的效果要好一些。每10片左右集成电路要加一片充放电电容,或1个蓄能电容,可选 10uF左右。最好不用电解电容,电解电容是两层薄膜卷起来的,这种卷起来的结构在高频时表现为电感。要使用钽电容或聚碳酸酯电容。去耦电容的选用并不严格,可按C=1/F,即10MHz取0.1uf,100MHz取0.01uF.
3) 滤波
   从理论上(即假设电容为纯电容)说,电容越大,阻搞越小,通过的频率也越高。但实际上超过1UF的电容大多为电解电容,有很大的电感成份,所以频率高后反而阻抗会增大。有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容,这时大电容通低频,小电容通高频。电容的作用就是通高阻低,通高频阻低频。电容越大低频越容易通过,电容越小高频越容易通过。具体用在滤波中,大电容(1000UF)滤低频,小电容(20PF)滤高频。曾有网友形象地将滤波电容比作“水塘”。由于电容的两端电压不会突变,由此可知,信号频率越高则衰减越大,可很形象的说电容像个水塘,不会因几滴水的加入或蒸发而引起水量的变化。它把电压的变动转化为电流的变化,频率越高,
峰值电流就越大,从而缓冲了电压。滤波就是充电,放电的过程。

4) 储能
    储能型电容器通过整流器收集电荷,并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出端。电压额定值为40-450VDC . 电容值在220-150000UF之间的铝电解电容器是较为常用的。根据不同的电源要求,器件有时会采用串联、并联或其组合的形式,对于功率级超过10KV的电源,通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容器。

2、应用于信号电路,主要完成耦合、振荡、同步及时间常数的作用:
   1)耦合
  举个例子来讲,晶体管放大器发射极有一个自给偏压电阻,它同时又使信号产生压降反馈到输入端形成了输入输出信号耦合,这个电阻就是产生了耦合的元件,如果在这个电阻两端并联一个电容,由于适当容量的电容器对交流信号较小的阻抗,这样就减小了电阻产生的耦合效应,故称此电容为去耦电容。
   2)振荡、同步
  包括RC、LC振荡器及晶体的负载电容都属于这一范畴。
   3)时间常数
   这就是常见的R、C串联构成的积分电路。当输入信号电压加在输入端时,电容(C)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。

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