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电容器是电路设计中Zui常用的设备,是无源元件之一,有源装置简单地说就是需要
(电)源的装置叫有源装置,无需电源的设备是无源设备。电容器在高速电路中也经常发挥重要作用。
一般来说,电容器的功能和用途有很多种。例如:在旁路、去藕、滤波、储能等方面的作用;在振荡、同步和时间常数的作用下......
下面详细分析一下:
1.隔离直流:作用是防止直流通过,让交流通过。
旁路(去耦):为交流电路中的一些并联元件提供低阻抗通路。
旁路电容:旁路电容器,又称退耦电容器,是为某一设备提供能量的储能设备。它利用电容器的频率阻抗特性(理想电容器的频率特性随频率的增加而降低),就像一个池塘,可以均匀输出输出电压,减少负载电压的波动。旁路电容器应尽可能靠近负载装置的电源管脚和地管脚,这是阻抗要求。PCB特别要注意的是,只有靠近某个组件时,才能抑制电压或其他输电信号过大引起的地电位升高和噪声。说白了就是通过电容将直流电源中的交流重量耦合到电源地,净化直流电源。如图C1是旁路电容,画画时尽量靠近IC1。
去藕电容:去耦电容器是将输出信号的干扰作为过滤对象。去耦电容器相当于电池。利用其充放电,放大后的信号不会受到电流突变的干扰。其容量取决于信号的频率和抑制波纹的程度。去耦电容器起到电池的作用,满足驱动电路电流的变化,避免相互耦合干扰。
旁路电容其实是去藕合的,但旁路电容器一般是指高频旁路,即提高高频开关噪声的低阻抗泄漏方式。高频旁路电容器一般相对较小,根据谐振频率一般采用0.1F、0.01F等;而去耦合电容的容量一般较大,可能是10F或更大,根据电路中的分布参数和驱动电流的变化来确定。
区别:旁路是过滤输入信号中的干扰,而去耦是过滤输出信号的干扰,防止干扰信号返回电源。
3.耦合: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个电路。
以电容为耦合元件,将前级信号传输到后级,隔断前级直流对后级的影响,使电路调试简单,性能稳定。
如果不放大电容交流信号,就不会改变,但各级工作点需要重新设计。由于前后级的影响,调试工作点非常困难,几乎无法在多级实现。
4.滤波:这对电路非常重要,CPU背后的电容基本都是这样。
也就是说,频率f越大,电容器的阻抗Z就越小。低频时,电容C可以通过有用的信号,因为阻抗Z很小,相当于短路高频噪声GND上去了。
滤波作用:电容越大,阻抗越小,通过频率越高。电解电容一般超过1F,其中的电感成份很大,频率高后反而阻抗会大。我们经常看到,有时我们会看到一个电容量大
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电解电容器并联一个小电容器。事实上,大电容器通过低频和小电容器通过高频,从而充分过滤高频和低频。电容器频率越高,衰减越大。电容器就像一个池塘。几滴水不足以引起很大的变化,也就是说,当电压波动不大时,电压可以缓冲。
5.温度补偿:补偿其他部件对温度适应性不足的影响,提高电路稳定性。
分析:由于定时电容的容量决定了振荡器的振荡频率,要求定时电容的容量非常稳定,不会随着环境湿度的变化而变化,从而稳定振荡器的振荡频率。采用正负温度系数的电容释放连接来补充温度。
当工作温度升高时,CI容量在增加,而C2的容量在减小,两个电容并联后的总容量是两个电容之和,因为一个容量在增加,另一个容量在减少,总容量基本不变。
同样,当温度下降时,一个电容器的容量在下降,另一个电容器的容量在增加,总容量基本保持不变,稳定振荡频率,达到温度补偿的目的。
6.计时:电容器与电阻器─起使用,确定电路的时间常数。
当输入信号从低到高跳转时,在缓冲1后输入RC电路。电容充电的特性使得B点的信号不会随着输入信号立即跳转,而是有一个逐渐扩大的过程。当它变大到一定程度时,缓冲2翻转,在输出端从低到高延迟跳转。
时间常数:以常见的RC以串联构成积分电路为例。当输入信号电压添加到输入端时电容器上的电压逐渐上升。随着电压的升高,电阻R和电容C串联连接到输入信号VI,信号由电容C输出VO,当RC(T)输入方波的数值和宽度tW之间满足:T》》tW,这种电路称为积分电路
7.调谐:系统调谐与频率相关的电路,如手机、收音机、电视等。