电子工程世界|还不懂电容?看这篇就够了!


电容是电路设计中最为普通常用的器件 , 是无源元件之一 。 有源器件简单地说就是需要能源的器件叫有源器件 , 不需要能源的器件就是无源器件 。 电容也常常在高速电路中扮演重要角色 。
电容的作用和用途 , 一般都有好多种 , 如:在旁路、去藕、滤波、储能方面的作用;在完成振荡、同步以及时间常数的作用等 。
隔直流
电容的作用之一 , 阻止直流通过而让交流通过 。

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旁路(去耦)
电容的另一个作用 , 为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路 。

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旁路电容 , 又称为退耦电容 , 是为某个器件提供能量的储能器件 。 它利用了电容的频率阻抗特性(理想电容的频率特性随频率的升高 , 阻抗降低) , 就像一个水塘 , 它能使输出电压输出均匀 , 降低负载电压波动 。 旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚 , 这是阻抗要求 。
在画PCB时候特别要注意 , 只有靠近某个元器件时候才能抑制 , 电压或其他输信号因过大而导致的地电位抬高和噪声 。 说白了就是把直流电源中的交流分量 , 通过电容耦合到电源地中 , 起到了净化直流电源的作用 。 如图1为旁路电容 , 画图时候要尽量靠近IC1.

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图1
去耦电容是把输出信号的干扰作为滤除对象 。 去耦电容相当于电池 , 利用其充放电 , 使得放大后的信号不会因电流的突变而受干扰 。 它的容量根据信号的频率、抑制波纹程度而定 , 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 。 图2为去耦电容 。
图2
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0.1F、0.01F等;而去耦合电容的容量一般较大 , 可能是10F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 。
耦合
电容的还有耦合作用 , 即作为两个电路之间的连接 , 允许交流信号通过并传输到下一级电路 。
用电容做耦合的元件 , 是为了将前级信号传递到后一级 , 并且隔断前一级的直流对后一级的影响 , 使电路调试简单 , 性能稳定 。
如果不加电容交流信号放大不会改变 , 只是各级工作点需重新设计 , 由于前后级影响 , 调试工作点非常困难 , 在多级时几乎无法实现 。
滤波
这个对电路而言很重要 , CPU背后的电容基本都是这个作用 。

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即频率f越大 , 电容的阻抗Z越小 。 当低频时 , 电容C由于阻抗Z比较大 , 有用信号可以顺利通过;当高频时 , 电容C由于阻抗Z已经很小了 , 相当于把高频噪声短路到GND上去了 。

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滤波作用:理想电容 , 电容越大 , 阻抗越小 , 通过的频率也越高 。 电解电容一般都是超过1uF , 其中的电感成份很大 , 因此频率高后反而阻抗会大 。


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