電容

所謂電容，就是容納和釋放(fàng)電荷的電子元器件。

電容的基本工(gōng)作原理就是充電放(fàng)電，當然還有整流、振蕩以及其它的作用。

另外(wài)電容的結構非常簡單，主要由兩塊正負電極和夾在中(zhōng)間的絕緣介質組成。

作爲無源元件之一(yī)的電容，其作用不外(wài)乎以下(xià)幾種：


1、應用于電源電路，實現旁路、去(qù)藕、濾波和儲能的作用


1）旁路 旁路電容是爲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(xiǎo)型可充電電池一(yī)樣，旁路電容能夠被充電，并向器件進行放(fàng)電。爲盡量減少阻抗，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(dà)而導緻的地電位擡高 和噪聲。地彈是地連接處在通過大(dà)電流毛刺時的電壓降。

2）去(qù)藕 去(qù)藕，又(yòu)稱解藕。從電路來說，總是可以區分(fēn)爲驅動的源和被驅動的負載。如果負載電容比較大(dà)，驅動電路要把電容充電、放(fàng)電，才能完成信号的跳變，在上升沿比較陡峭的時候，電流比 較大(dà)，這樣驅動的電流就會吸收很大(dà)的電源電流，由于電路中(zhōng)的電感，電阻（特别是芯片管腳上的 電感，會産生(shēng)反彈），這種電流相對于正常情況來說實際上就是一(yī)種噪聲，會影響前級的正常工(gōng)作。 這就是耦合。去(qù)藕電容就是起到一(yī)個電池的作用，滿足驅動電路電流的變化，避免相互間的耦合幹 擾。将旁路電容和去(qù)藕電容結合起來将更容易理解。旁路電容實際也是去(qù)藕合的，隻是旁路電容一(yī) 般是指高頻(pín)旁路，也就是給高頻(pín)的開(kāi)關噪聲提高一(yī)條低阻抗洩防途徑。高頻(pín)旁路電容一(yī)般比較小(xiǎo)， 根據諧振頻(pín)率一(yī)般是 0.1u，0.01u 等，而去(qù)耦合電容一(yī)般比較大(dà)，是 10uF 或者更大(dà)，依據電路中(zhōng) 分(fēn)布參數，以及驅動電流的變化大(dà)小(xiǎo)來确定。 總的來說旁路是把輸入信号中(zhōng)的幹擾作爲濾除對象，而去(qù)耦是把輸出信号的幹擾作爲濾除對象，防 止幹擾信号返回電源。這應該是他們的本質區别。

3）濾波 從理論上（即假設電容爲純電容）說，電容越大(dà)，阻抗越小(xiǎo)，通過的頻(pín)率也越高。但實際上超過 1uF 的電容大(dà)多爲電解電容，有很大(dà)的電感成份，所以頻(pín)率高後反而阻抗會增大(dà)。有時會 看到有一(yī)個電容量較大(dà)電解電容并聯了一(yī)個小(xiǎo)電容，這時大(dà)電容通低頻(pín)，小(xiǎo)電容通高頻(pín)。電容的作 用就是通高阻低，通高頻(pín)阻低頻(pín)。電容越大(dà)低頻(pín)越容易通過，電容越小(xiǎo)高頻(pín)越容易通過。具體(tǐ)用在 濾波中(zhōng),大(dà)電容(1000uF)濾低頻(pín)，小(xiǎo)電容(20pF)濾高頻(pín)。由于電容的兩端電壓不會突變，由此可知(zhī)， 信号頻(pín)率越高則衰減越大(dà)，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爲電流的變化，頻(pín)率越高，峰值電流就越大(dà)，從而緩沖了電壓。濾波就 是充電，放(fàng)電的過程。

在電源電路中(zhōng)，整流電路将交流變成脈動的直流，而在整流電路之後接入一(yī)個較大(dà)容量的 電解電容，利用其充放(fàng)電特性，使整流後的脈動直流電壓變成相對比較穩定的直流電壓。在實際中(zhōng)， 爲了防止電路各部分(fēn)供電電壓因負載變化而産生(shēng)變化，所以在電源的輸出端及負載的電源輸入端一(yī) 般接有數十至數百微法的電解電容．由于大(dà)容量的電解電容一(yī)般具有一(yī)定的電感，對高頻(pín)及脈沖幹 擾信号不能有效地濾除，故在其兩端并聯了一(yī)隻容量爲 0.001--0.lpF 的電容，以濾除高頻(pín)及脈沖 幹擾．

4）儲能 儲能型電容器通過整流器收集電荷，并将存儲的能量通過變換器引線傳送至電源的輸出端。

電壓額定值爲 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）是較爲常用的。根據不同的電源要求，器件有時會采用串聯、并聯或其組合的 形式，對于功率級超過 10KW 的電源，通常采用體(tǐ)積較大(dà)的罐形螺旋端子電容器。

2、應用于信号電路，主要完成耦合、振蕩/同步及時間常數的作用：

1）去(qù)耦

舉個例子來講，晶體(tǐ)管放(fàng)大(dà)器發射極有一(yī)個自給偏壓電阻，它同時又(yòu)使信号産生(shēng)壓降反饋到 輸入端形成了輸入輸出信号耦合，這個電阻就是産生(shēng)了耦合的元件，如果在這個電阻兩端并聯一(yī)個 電容，由于适當容量的電容器對交流信号較小(xiǎo)的阻抗,這樣就減小(xiǎo)了電阻産生(shēng)的耦合效應，故稱此 電容爲去(qù)耦電容。

2）振蕩/同步

包括 RC、LC 振蕩器及晶體(tǐ)的負載電容都屬于這一(yī)範疇。 3）時間常數

這就是常見的 R、C 串聯構成的積分(fēn)電路。當輸入信号電壓加在輸入端時，電容（C）上的 電壓逐漸上升。而其充電電流則随着電壓的上升而減小(xiǎo)。電流通過電阻（R）、電容（C）的特性 通過下(xià)面的公式描述： i = (V/R)e-(t/CR)

最後說下(xià)電解電容的使用注意事項： 1、電解電容由于有正負極性，因此在電路中(zhōng)使用時不能颠倒聯接。在電源電路中(zhōng)，輸出正電壓時電解電容的正極接電源輸出端，負極接地，輸出負電壓時則負極接輸出端，正極接地．當電源 電路中(zhōng)的濾波電容極性接反時，因電容的濾波作用大(dà)大(dà)降低，一(yī)方面引起電源輸出電壓波動，另一(yī) 方面又(yòu)因反向通電使此時相當于一(yī)個電阻的電解電容發熱．當反向電壓超過某值時，電容的反向漏 電電阻将變得很小(xiǎo)，這樣通電工(gōng)作不久，即可使電容因過熱而炸裂損壞．
關于濾波電容、去(qù)耦電容、旁路電容作用

濾波電容用在電源整流電路中(zhōng)，用來濾除交流成分(fēn)。使輸出的直流更平滑。 去(qù)耦電容用在放(fàng)大(dà)電路中(zhōng)不需要交流的地方，用來消除自激，使放(fàng)大(dà)器穩定工(gōng)作。 旁路電容用在有電阻連接時，接在電阻兩端使交流信号順利通過。

1.關于去(qù)耦電容蓄能作用的理解

1）去(qù)耦電容主要是去(qù)除高頻(pín)如 RF 信号的幹擾，幹擾的進入方式是通過電磁輻射。 而實際上，芯片附近的電容還有蓄能的作用，這是第二位的。

你可以把總電源看作密雲水庫，我(wǒ)們大(dà)樓内的家家戶戶都需要供水， 這時候，水不是直接來自于水庫，那樣距離(lí)太遠了， 等水過來，我(wǒ)們已經渴的不行了。 實際水是來自于大(dà)樓頂上的水塔,水塔其實是一(yī)個 buffer 的作用。

如果微觀來看，高頻(pín)器件在工(gōng)作的時候，其電流是不連續的，而且頻(pín)率很高， 而器件 VCC 到總電源有一(yī)段距離(lí)，即便距離(lí)不長，在頻(pín)率很高的情況下(xià)， 阻抗 Z＝i*wL+R，線路的電感影響也會非常大(dà)， 會導緻器件在需要電流的時候，不能被及時供給。 而去(qù)耦電容可以彌補此不足。

這也是爲什麽很多電路闆在高頻(pín)器件 VCC 管腳處放(fàng)置小(xiǎo)電容的原因之一(yī)

（在 vcc 引腳上通常并聯一(yī)個去(qù)藕電容，這樣交流分(fēn)量就從這個電容接地。）

2）有源器件在開(kāi)關時産生(shēng)的高頻(pín)開(kāi)關噪聲将沿着電源線傳播。去(qù)耦電容的主要功能就是提供一(yī)個局部的直流電源給有源器件，以減少開(kāi)關噪聲在闆上的傳播和将噪聲引導到地。

2.旁路電容和去(qù)耦電容的區别

去(qù)耦：去(qù)除在器件切換時從高頻(pín)器件進入到配電網絡中(zhōng)的 RF 能量。去(qù)耦電容還可以爲器件提 供局部化的 DC 電壓源，它在減少跨闆浪湧電流方面特别有用。

旁路：從元件或電纜中(zhōng)轉移出不想要的共模 RF 能量。這主要是通過産生(shēng) AC 旁路消除無意的 能量進入敏感的部分(fēn)，另外(wài)還可以提供基帶濾波功能（帶寬受限）。