闡述電容的作用及分類
作為無源元件之一的電容,其作用不外乎以下幾種:
1、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(fù)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(jìn)行放電。為盡量減少阻抗,旁路電容要盡量靠近負(fù)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(fù)載。如果負(fù)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。
曾有人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220~150000µF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。
2、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:
1)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。
2)振蕩/同步
包括RC、LC振蕩器及晶體的負(fù)載電容都屬于這一范疇。
3)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。電流通過電阻(R)、電容(C)的特性通過下面的公式描述:
i=(V/R)e-(t/CR)
作者:大學(xué)生新聞網(wǎng) 來源:大學(xué)生新聞網(wǎng)
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