电容的种类及应用

电容的种类及应用 电容的种类及应用V1.00V1.00Date:2007/07/29表4所示。

表SEQ表\*ARABIC4Y5V电容器可选取的容量范围封装DC=25VDC=50V08050.01μF~0.12μF0.01μF~0.1μF12060.01μF~0.33μF0.01μF~0.27μF12100.01μF~0.68μF0.01μF~0.47μF22250.01μF~1μF0.01μF~1μFY5V电容器的其他技术指标如下：工作温度范围-30℃+85温度特性+22%-82%介质损耗最大5%

电容在电路中的作用电容在电路中按功能作用可划分为多种类型，如滤波电容、旁路电容、耦合电容、去耦电路等。这一节将介绍各种类型的电容在电路中的作用。滤波电容整流电路虽然可将交流电变成直流电，但其脉动成分较大，在一些要求直流电平滑的场合是不适用的，需加上滤波电路，以减小整流后直流电中的脉动成分。

一般直流电中的脉动成分的大小用脉动系数来表示：滤波电容用在电源整流电路中，用来滤除交流成分，使输出的直流更平滑。滤波电容容量比较大，所以一般采用电解电容，在使用时要注意极性。下面以全波整流电路中的滤波电容为例做分析。其滤波电路如REF_Ref187256871\h图1所示，滤波原理如REF_Ref187256950\h图2所示。电容C并联于负载RL的两端，uL＝uC。在没有并入电容C之前，整流\o"二极管"二极管在u2的正负半周交替导通，输出电压uL的波形如REF_Ref187256950\h图2蓝线所示。并入电容之后，设在ωt=0时接通电源，则当u2由零逐渐增大时，二极管导通，除有一电流iL流向负载以外还有一电流iC向电容C充电，充电电压uC的极性为上正下负。如忽略二极管的内阻，则uC可充到接近u2的峰值u2m。在u2达到最大值以后开始下降，此时电容器上的电压uC也将由于放电而逐渐下降。当u2＜uC时，二极管因反偏而截止，于是C以一定的时间常数通过RL按指数规律放电，uC下降。直到下半周，当u2＞uC时，二极管又导通。如此下去，使输出电压的波形如REF_Ref187256950\h图2中红线所示。显然比未并电容C前平滑多了。图SEQ图\*ARABIC1全波整流电容滤波电路图SEQ图\*ARABIC2全波整流电容滤波电路工作时电流及电压的波形从以上分析可以看出：加了电容滤波之后，输出电压的直流成分提高了，而脉动成分降低了。这都是由于电容的储能作用造成的。电容在二极管导通时充电（储能），截止时放电（将能量释放给负载），不但使输出电压的平均值增大，而且使其变得比较平滑了。电容的放电时间常数（τ＝RLC）愈大，放电愈慢，输出电压愈高，脉动成分也愈少，即滤波效果愈好。故一般C取值较大，RL也要求较大。实际中常按下式来选取C的值：RLC≥（3～5＞T（半波）RLC≥（3～5）T／2（全波、桥式）\o"电容"电容\o"只传输信号中所需要的频谱而滤除其他频谱的一种频率选择技术"滤波\o"电流流过的路叫做电路"电路中整流\o"二极管"二极管的导电时间缩短了，即导通角小于180°。而且，放电时间常数越大，导通角越小。因此，整流二极管流过的是一个很大的冲击\o"电流"电流，对管子的寿命不利，选择二极管时，必须留有较大余量。电容滤波电路的外特性（指UL与IL之间的关系）和脉动特性（指S与IL之间的关系）比较差，如REF_Ref187259751\h图3所示。可以看出输出电压UL和脉动系数S随着输出电流IL的变化而变化。当IL＝0（即RL=∞）时，UL=U2（电容充电到最大值后不再放电），S=0。当IL增大（即RL减小）时，由于电容放电程度加快而使UL下降，UL的变化范围在U2～0.9U2之间（指全波或桥式），S变大。所以，电容滤波一般适用于负载电流变化不大的场合。图SEQ图\*ARABIC3电容滤波特性\o"电容"电容\o"只传输信号中所需要的频谱而滤除其他频谱的一种频率选择技术"滤波\o"电流流过的路叫做电路"电路输出电压的估算。如果电容滤波电路的放电时间常数按式上式（脉动系数）算的话，则输出电压分别为：UL＝（0.9～1.0）U2（半波）UL＝（1.1～1.2）U2（全波）去耦（退耦）电容去耦电容用在放大电路中不需要交流的地方，用来消除自激，使放大器稳定工作。

电路系统中变化的电流对系统供电电源里的电源内阻起作用，从而导致电源向电路输出实际电压产生抖动。如果从电源引出一个较小的电阻，该电阻串联一个电容到地，该阻容节点就可以为需要退耦的电子元器件供电了。虽然该阻容节点上的电位有所下降，但在该节点上的电压却会趋于稳定。这是RC积分网络的典型应用实例。该电容就是退耦电容。有时我们从电路上看不到这个从电源引出的小电阻，那是因为有电路板铜箔在当作小电阻使用。这就是去耦。由此可见，去耦是为了尽可能的获得稳定的供电电压的。主要是针对电源内阻而设置的，如果电源内阻为0，并且电路板铜箔电阻为0，那就真的不需要设置退耦回路了。1、关于去耦电容蓄能作用的理解：去耦电容主要是去除高频如RF信号的干扰，干扰的进入方式是通过电磁辐射。而实际上，芯片附近的电容还有蓄能的作用，这是第二位的。

你可以把总电源看作密云水库，我们大楼内的家家户户都需要供水，这时候，水不是直接来自于水库，那样距离太远了，等水过来，我们已经渴的不行了。实际水是来自于大楼顶上的水塔,水塔其实是一个buffer的作用。如果微观来看，高频器件在工作的时候，其电流是不连续的，而且频率很高，而器件VCC到总电源有一段距离，即便距离不长，在频率很高的情况下，阻抗Z＝i*wL+R，线路的电感影响也会非常大，会导致器件在需要电流的时候，不能被及时供给。而去耦电容可以弥补此不足。这也是为什么很多电路板在高频器件VCC管脚处放置小电容的原因之一。（在vcc引脚上通常并联一个去藕电容，这样交流分量就从这个电容接地。）有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。去耦电容的主要功能就是提供一个局部的直流电源给有源器件，以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地。2、关于去耦电容的容值：数字电路中典型的去耦电容值是0.1μF。这个电容的分布电感的典型值是5μH。0.1μF的去耦电容有5μH的分布电感，它的并行共振频率大约在7MHz左右，也就是说，对于10MHz以下的噪声有较好的去耦效果，对40MHz以上的噪声几乎不起作用。1μF、10μF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10μF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0.1μF，100MHz取0.01μF。旁路电容旁路电容用在有电阻连接时，接在电阻两端使交流信号顺利通过。

一个待处理的信号往往因其他各种因素（典型的如干扰）或多或少会夹杂有无用的成分，如果我们在该信号上并联一个适当的电容器到地，那么就能压缩比该有用信号的频率高的信号，而对该有用信号不压缩或压缩的少些。这样，有用的信号顺利通过，而无用的高频信号却被“旁路”到地了。这就是旁路名称的由来。去耦电容和旁路电容的区别

去耦：去除在器件切换时从高频器件进入到配电网络中的RF能量。去耦电容还可以为器件提供局部化的DC电压源，它在减少跨板浪涌电流方面特别有用。（去耦是针对供电电源的）旁路：从元件或电缆中转移出不想要的共模RF能量。这主要是通过产生AC旁路消除无意的能量进入敏感的部分，另外还可以提供基带滤波功能（带宽受限）。（旁路是针对待处理的信号）。 我们经常可以看到，在电源和地之间连接着去耦电容，它有三个方面的作用：一是作为本集成电路的蓄能电容；二是滤除该器件产生的高频噪声，切断其通过供电回路进行传播的通路；三是防止电源携带的噪声对电