电子工程师呕心力作：十说电容.pdf

十说电容 话说电容之一：电容的作用 作为无源元件之一的电容，其作用不外乎以下几种： 1、应用于电源电路，实现旁路、去藕、滤波和储能的作用。下面分类详述之： 1）旁路 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一样，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地电位抬高和噪声。地弹是地连 接处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被驱动的负载。 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，这样驱动的电流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“耦合”。 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 互间的耦合干扰。 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提高一条低阻抗 泄防途径。高频旁路电容一般比较小，根据谐振频率一般取0.1µF、0.01µF 等； 1 而去耦合电容的容量一般较大，可能是10µF 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，而去耦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。 3 ）滤波 从理论上（即假设电容为纯电容）说，电容越大，阻抗越小，通过的频率也 越高。但实际上超过1µF 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，电容越大高频越容易通过。具体用在滤波中,大 电容（1000µF）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220～150 000µF 之间 的铝电解电容器（如EPCOS 公司的 B43504 或B43505）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10KW 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。 2 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