电容与电感

一电容 (1)

1.1钽电容在电路中的作用： (1)

1.2电解电容： (1)

1.3 ESR对电容的影响 (1)

1.4 电容充放电过程： (1)

1.5电容滤波 (3)

二电感 (3)

2.1电感简介 (3)

2.2 LC振荡电路简介 (4)

三磁珠 (4)

一电容

1.1钽电容在电路中的作用：

1.稳压防治电压抖动及滤波的作用

2.由于体积小容量大，适用于较小空间

3.随温度的升高，稳定性要优于瓷片电容主要原因是普通的陶瓷电容很难做到大的容量，才采用钽电解电容，它比原来的铝电解电容稳定性要好很多。钽电容主要特点是容值大体积小。在特定的地方需要到容值较大的电容，但又没有足够的空间来放置电解电容时就需要用到钽容，钽电容体积与一般瓷片电容体积相近！

1.2电解电容：

电解电容因为材质原因，其电容值都比较大，并且有极性。通常用于滤波，耦合电路。

无极性电解电容器通常用于音箱分频器电路、电视机S校正电路及单相电动机的起动电路。其缺点是介质损耗、容量误差较大（最大允许偏差为+100%、-20%），耐高温性较差，存放时间长容易失效。

有极性电解电容器通常在电源电路或中频、低频电路中起电源滤波、退耦、信号耦合及时间常数设定、隔直流等作用。一般不能用于交流电源电路，在直流电源电路中作滤波电容使用时，其阳极（正极）应与电源电压的正极端相连接，阴极（负极）与电源电压的负极端相连接，不能接反，否则会损坏电容器。

1.3 ESR对电容的影响

ESR值与纹波电压的关系可以用公式V=R（ESR）×I表示。这个公式中的V就表示纹波电压，而

R表示电容的ESR，I表示电流。可以看到，当电流增大的时候，即使在ESR保持不变的情况下，纹波电压也会成倍提高。

1.4 电容充放电过程：

假设一个电容有上下两极板，上极板与正极相连，下极板与负极相连，与电源相连后，

两极板间就要形成电势差，而且和电源两极电势差相等，所以上极板带正电，下极板带负电，

这样两极间才能形成电势差。而正电荷不会移动，只有负电荷----电子会移动，

所以上极板的电子沿导线，经电源正极-负极移动到下极板，这样两极板就会带异种电荷。

随着电子的移动，两极板所带电荷越来越多，电压也就越来越大，直到和电源电势差相等，就充满电了。断开电源后，所带电荷不会消失，也不会中和（毕竟两极板间是绝缘的，

正负电荷只能相互吸引，而不能结合在一起），这样，电势差就一直存在，直到你要放电，

将两极板用导线一连，电子就会沿导线从下极板移动到上极板，电势差就消失了。

电场吗。只要接上电源，电路里就有电场，要不电子怎么会移动。

记住一点，用导线连接的点都等势，一开始，上极板要和电源正极等势，

下极板要和负极等势，电势差不为零，就形成电场，电子移动，而此时两极板是通过导线连的，

电子就通过导线移动。

定义：是由两块金属电极之间夹一层绝缘电介质构成。当在两金属电极间加上电压时，

电极上就会存储电荷，所以电容器是储能元件。任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，

组成一个电容器。平行板电容器由电容器的极板和电介质组成[1] 。

特点：

1.它具有充放电特性和阻止直流电流通过，允许交流电流通过的能力。

2.在充电和放电过程中，两极板上的电荷有积累过程，也即电压有建立过程，因此，电容器上的电压不能突变。电容器的充电：两板分别带等量异种电荷，每个极板带电量的绝对值叫电容器的带电量。

电容器的放电：电容器两极正负电荷通过导线中和。在放电过程中导线上有短暂的电流产生。

3.电容器的容抗与频率、容量之间成反比。即分析容抗大小时就得联系信号的频率高低、容量大小[1] 。平行板电容器的电容公式[1] ：

介电常数真空εr=1，k为静电力常量，S为两板正对面积，d为两板间距离。

说明：平行板电容器内的电场是匀强电场

这得从电容器的结构上说起。最简单的电容器是由两端的极板和中间的绝缘电介质（包括空气）构成的。通电后，极板带电，形成电压（电势差），但是由于中间的绝缘物质，所以整个电容器是不导电的。

不过，这样的情况是在没有超过电容器的临界电压（击穿电压）的前提条件下的。

我们知道，任何物质都是相对绝缘的，当物质两端的电压加大到一定程度后，物质是都可以导电的，我们称这个电压叫击穿电压。电容也不例外，电容被击穿后，就不是绝缘体了。

不过在中学阶段，这样的电压在电路中是见不到的，所以都是在击穿电压以下工作的，可以被当做绝缘体看。

但是，在交流电路中，因为电流的方向是随时间成一定的函数关系变化的。而电容器充放电的过程是有时间的，这个时候，在极板间形成变化的电场，而这个电场也是随时间变化的函数。实际上，电流是通过电场的形式在电容器间通过的。

通用公式C=Q/U平行板电容器专用公式：板间电场强度E=U/d ，电容器电容决定式 C=εS/4πkd

电荷与电流的关系为：每秒通过的电荷为1库仑(C)则电流是1安(A)。具体公式是：1库仑/1秒＝1安培。

电压在国际单位制中的主单位是伏特（V）,简称伏,用符号V表示.1伏特等于对1库仑的电荷做了1焦耳的功,即1 V = 1 J/C.

1）当正（或负）电荷从电势较高的点移动到电势较低的点时,是电场力做正功（或电场力做负功）；

当正（或负）电荷从电势较低的点移动到电势较高的点时,是电场力做负功（或电场力做正功）．

（2）从电荷所受电场力的方向与移动方向来判断,同向做正功反向做负功

（3）从电势能的变化上判断：电势能增加电场力做负功,电势能减少电场力做正功

（4）应用公式WAB =qUAB计算：带入时q u 的正负号都带入,是正就做正功是负就做负功

电场力与电荷运动方向的夹角：锐角,正；钝角,负.

2）判断电荷的电性、、始点和终点的电势高低：

a ,正电荷从高电势到低电势,电场力做正功,从低电势到高电势,电场力做负功

b ,负电荷从高电势到低电势,电场力做负功,从低电势到高电势,电场力做正功

1.5电容滤波

般的10PF左右的电容用来滤除高频的干扰信号,0.1UF左右的用来滤除低频的纹波干扰,还

可以起到稳压的作用。

因而一般大电容滤低频波，小电容滤高频波。

由于大容量的电解电容一般具有一定的电感，对高频及脉冲干扰信号不能有效地滤除，故在其两端并联了一只容量为0.001--0.lpF的电容，以滤除高频及脉冲干扰．耦合作用：在低频信号的传递与放大过程中，为防止前后两级电路的静态工作点相互影响，常采用电容藕合．为了防止信号中韵低频分量损失过大，一般总采用容量较大的电解电容。

理论上理想的电容其阻抗随频率的增加而减少(1/jwc),但由于电容两端引脚的电感效应,这时电容应该看成

是一个LC串连谐振电路,自谐振频率即器件的FSR参数,这表示频率大于FSR值时,电容变成了一个电感,如果电容对地滤波,当频率超出FSR后,对干扰的抑制就大打折扣,所以需要一个较小的电容并联对地.原因在于小电容,SFR值大,对高频信号提供了一个对地通路,

二电感

2.1电感简介

当电感线圈通电后再断电时，绕组两端会产生一个比电源电压高N倍，极性与电源电压相反的反向电压，这就是自感电动势。

电感在电路中的作。基本作用：滤波、振荡、延迟、陷波；形象说法：“通直流，阻交流；通直流：所谓通直流就是指在直流电路中，电感的作用就相当于一根导线，不起任何作用；阻交流：在交流电路中，电感会有阻抗，即XL，整个电路的电流会变小，对交流有一定的阻碍作用；细化解说：在电子线路中，电感线圈对交流有限流作用，它与电阻器或电容器能组成高通或低通滤波器、移相电路及谐振电路等。

电感的作用是阻碍电流的变化，但是这种作用与电阻阻碍电流流通作用是有区别的电阻阻碍电流流通作用是以消耗电能为其标志，而电感阻碍电流的变化则纯粹是不让电流变化，当电流增加时电感阻碍电流

的增加，当电流减小时电感阻碍电流的减小。电感阻碍电流变化过程并不消耗电能，阻碍电流增加时它将电的能量以磁场的形式暂时储存起来，等到电流减小时它也将磁场的能量释放出来，以结果来说，就是阻碍电流的变化。

电感中通过直流电流时，其周围只呈现固定的磁力线，不随时间而变化；可是当在线圈中通过交流电流时，其周围将呈现出随时间而变化的磁力线。根据法拉弟电磁感应定律－－－磁生电来分析，变化的磁力线在线圈两端会产生感应电势，此感应电势相当于一个“新电源”。当形成闭合回路时，此感应电势就要产生感应电流。由楞次定律知道感应电流所产生的磁力线总量要力图阻止磁力线的变化的。磁力线变化来源于外加交变电源的变化，故从客观效果看，电感线圈有阻止交流电路中电流变化的特性。电感线圈有与力学中的惯性相类似的特性，在电学上取名为“自感应”，通常在拉开闸刀开关或接通闸刀开关的瞬间，会发生火花，这自感现象产生很高的感应电势所造成的。

2.2 LC振荡电路简介

LC电路大多用在滤波或者振荡电路上，它是一种模拟电路，这种东西一般不会直接跟单片机连，毕竟单片机里运转的是数字逻辑信号。

LC振荡电路运用了电容跟电感的储能特性，让电磁两种能量交替转化，也就是说电能跟磁能都会有一个最大最小值，也就有了振荡。不过这只是理想情况，实际上所有电子元件都会有损耗，能量在电容跟电感之间互相转化的过程中要么被损耗，要么泄漏出外部，能量会不断减小，所以实际上的LC振荡电路都需要一个放大元件，要么是三极管，要么是集成运放等数电IC，利用这个放大元件，通过各种信号反馈方法使得这个不断被消耗的振荡信号被反馈放大，从而最终输出一个幅值跟频率比较稳定的信号。频率计算公式。

三磁珠

磁珠：磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰，还具有吸收静电脉冲的能力。磁珠是用来吸收超高频信号，象一些RF电路，PLL，振荡电路，含超高频存储器电路（DDRSDRAM，RAMBUS等）都需要在电源输入部分加磁珠，而电感是一种蓄能元件，用在LC振荡电路，中低频的滤波电路等，其应用频率范围很少超过50MHZ。磁珠有很高的电阻率和磁导率，等效于电阻和电感串联，但电阻值和电感值都随频率变化。

作为电源滤波，可以使用电感。磁珠的电路符号就是电感但是型号上可以看出使用的是磁珠。在电路功能上，磁珠和电感是原理相同的，只是频率特性不同罢了。

通常高频信号为30MHz以上，然而，低频信号也会受到片式磁珠的影响。磁珠有很高的电阻率和磁导率，等效于电阻和电感串联。在电路中只要导线穿过它即可。高频电流在其中以热量形式散发，其等效电路为一个电感和一个电阻串联，两个组件的值都与磁珠的长度成比例。有的磁珠上有多个孔洞，用导线穿过可增加组件阻抗（穿过磁珠次数的平方）。

铁氧体磁珠不仅可用于电源电路中滤除高频噪声（可用于直流和交流输出），还可广泛应用于其它电路。

磁珠的单位是欧姆，而不是亨利，这一点要特别注意。因为磁珠的单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的，阻抗的单位也是欧姆。