电容的工作原理

电容

一、基本原理电容器的基本原理可以用图1-1来描述

当在两个正对的金属电极上施加电压时,电荷将据电压的大小被储存起来基本公式:

Q=C*V

W=1/2* C*V A2 ;

di=C*dv/dt ;

C[F]= Q • S/t-

Q:电量(C )

V:电压(V )

C:电容量(F)

S:电极面积[m2]

t :介质厚度[m]

/:相对介电常数

/:介质在真空状态下的介电常数(=8.85x10-12 F/M)

铝氧化膜的相对介电常数为7~8,要想获得更大的电容,可以通过增加表面积S或者减少其厚度t来获得。

表1-1列出了电容器中常用的几种典型的介质的相对介电常数,在很多情况下,电容器的命名通常是根据介质所使用的材料来决定的,例如:铝电解电容器、钽

电容器等。

二、常见电容类型一般根据电极、电介质材料来分有如下:

1、铝电解电容

极性电容,它的正极、负极、电介质是什么呢?经常有人会混淆,其实分别是正极铝箔、三氧化二铝(附在正极铝箔的一面)、电解液(通过负极铝箔做引脚搭接)

2、钽电解电容

极性电容,正极、负极、电介质分别是:钽丝、二氧化锰MnO2 (石墨、银层

做引脚搭接)、五氧化二钽Ta2O5 (在制造过程中形成)

3、片状多层陶瓷电容(MLCC)

无极性;贴片式;多层层叠;正负极为金属电极、电介质是陶瓷材料

4、引线式多层陶瓷电容(独石电容)

无极性;插脚式;是用MLCC电容焊接两个引脚,然后把芯用包封材料制

造而成;CC41、CT41就属于这类

5、圆形陶瓷电容(瓷介电容)

无极性;单层;正负极为金属电极、电介质是陶瓷材料;个头比较大,一般为高

压电容;CC81、CT81就属于这类

6、薄膜电容

无极性;多层层叠或卷绕;正负极为金属电极、电介质是有机薄膜材料;比如:

聚乙烯、聚脂等

7、安规电容

实际上符合各国安规标准的圆形陶瓷电容或薄膜电容;常见的,丫1、丫2为圆形陶瓷电容;XI、X2为薄膜电容。

总之:依据C[F]= Q • S/t・;以及实际制造中电容的正、负极、电介质材料选型和根据材料特点选择的制造工艺可以得知:

1、容量大的电容必须增加S,故个头大。耐压高的电容必须增加t,故一般较厚。

2、铝电解、钽电容相对来说S大,故容量可以做到很大。

3、MLCC电容的容量、耐压一般不大。

4、圆形陶瓷电容容值不大,但耐压可以做到很大。

5、薄膜电容容值不大,但耐压较高。根据应用场合和作用可分:

1、旁路电容故名思义,是给交流信号提供一个对地的低阻抗通路。也可以

称做滤波电容。2、藕合电容隔直流通交流,传递交流信号。根据di=C*dv/dt : 不难理解。直流信号dv/dt=0 ,故无电流流过电容。

3、退(去)藕电容

在驱动电路中,如果负载变化很大,会对供应源产生电压或电流冲击,加退(去)藕电容就起缓冲作用。比如:IC的VCC, IC内部电子管的开、关高速动作引起VCC变化,如果有退(去)藕电容的话,其VCC变化不会延伸到供应VCC的电源端口。

4、储能电容:根据W=1/2* C*V A2 ;不难理解电容的容量越大;工作电压越大储存的能量越大。

比如在RTC时钟电路的备电中,通过一个大容量的电容在工作时贮存电能,在掉电时,这个电容就释放电能起到很好的备电作用。

电容是板卡设计中必用的元件,其品质的好坏已经成为我们判断板卡质量的一个很重要的方面。

①电容的功能和表示方法。

由两个金属极,中间夹有绝缘介质构成。电容的特性主要是隔直流通交流,因此多用于级间

耦合、滤波、去耦、旁路及信号调谐。电容在电路中用“C”加数字表示,比如C8,表示

②电容的分类。

电容按介质不同分为:气体介质电容,液体介质电容,无机固体介质电容,有机固体介质电容电解电容。按极性分为:有极性电容和无极性电容。按结构可分为:固定电容,可变电容,微调电容。

③电容的容量。

电容容量表示能贮存电能的大小。电容对交流信号的阻碍作用称为容抗,容抗与交流信号的频率和电容量有关,容抗XC=1/2廿c (f表示交流信号的频率,C表示电容容量)。

④电容的容量单位和耐压。

电容的基本单位是F (法),其它单位还有:毫法(mF )、微法(uF )、纳法(nF )、皮法(pF )。由于单位F 的容量太大,所以我们看到的一般都是卩F、nF、pF的单位。换算关系:1F = 1000000 诉,1 疔=1000nF=1000000pF 。

每一个电容都有它的耐压值,用V表示。一般无极电容的标称耐压值比较高有:63V、100V、160V 、250V 、400V 、600V 、1000V 等。有极电容的耐压相对比较低,一般标称耐压值有:4V 、6.3V 、10V 、16V 、25V 、35V 、50V 、63V 、80V 、100V 、220V 、400V 等。

⑤电容的标注方法和容量误差。

电容的标注方法分为:直标法、色标法和数标法。对于体积比较大的电容,多采用直标法。

如果是0.005 ,表示0.005uF=5nF 。如果是5n ,那就表示的是5nF。

数标法:一般用三位数字表示容量大小,前两位表示有效数字,第三位数字是10 的多少次方。如:102 表示10x10x10 PF=1000PF ,203 表示20x10x10x10 PF 。

色标法,沿电容引线方向,用不同的颜色表示不同的数字,第一、二种环表示电容量,第三种颜色表示有效数字后零的个数(单位为pF )。颜色代表的数值为:黑=0 、棕=1 、红=2 、

橙=3 、黄=4 、绿=5 、蓝=6 、紫=7 、灰=8 、白=9 。

电容容量误差用符号F、G、J、K、L、M 来表示,允许误差分别对应为± 1% 、±2% 、±5% 、±10% 、±15% 、±20% 。

⑥电容的正负极区分和测量。

电容上面有标志的黑块为负极。在PCB 上电容位置上有两个半圆,涂颜色的半圆对应的引脚为负极。也有用引脚长短来区别正负极长脚为正,短脚为负。

当我们不知道电容的正负极时,可以用万用表来测量。电容两极之间的介质并不是绝对的绝

间的电阻叫做绝缘电阻或漏电电阻。只有电解电容的正极接电源正(电阻挡时的黑表笔)负端接电源负(电阻挡时的红表笔)时,电解电容的漏电流才小(漏电阻大)。反之,则电解电容的漏电流增加(漏电阻减小)。这样,我们先假定某极为“+ ”极,万用表选用R*100 或R*1K 挡,然后将假定的“ + ”极与万用表的黑表笔相接,另一电极与万用表的红表笔相接,记下表针停止的刻度(表针靠左阻值大),对于数字万用表来说可以直接读出读数。然后将电容放电(两根引线碰一下),然后两只表笔对调,重新进行测量。两次测量中,表针最后停留的位置靠左(或阻值大)的那次,黑表笔接的就是电解电容的正极。

⑦电容使用的一些经验及来四个误区。

一些经验:在电路中不能确定线路的极性时,建议使用无极电解电容。通过电解电容的纹波电流不能超过其充许范围。如超过了规定值,需选用耐大纹波电流的电容。电容的工作电压不能超过其额定电压。在进行电容的焊接的时候,电烙铁应与电容的塑料外壳保持一定的距离,以防止过热造成塑料套管破裂。并且焊接时间不应超过10 秒,焊接温度不应超过260 摄氏度。

四个误区:

ESR 并

不是 补偿的能力越强。 且不说电容容量的增大带来的体积变大, 增加成本的同时还影响空气流动 和散热。 关键在于电容上存在寄生电感, 电容放电回路会在某个频点上发生谐振。 在谐振点, 电容的阻抗小。 因此放电回路的阻抗最小, 补充能量的效果也最好。 但当频率超过谐振点时, 放电回路的阻抗开始增加, 电容提供电流能力便开始下降。 电容的容值越大, 谐振频率越低, 电容能有效补偿电流的频率范围也越小。 从保证电容提供高频电流的能力的角度来说, 电容 越大越好的观点是错误的,一般的电路设计中都有一个参考值的。

•同样容量的电容,并联越多的小电容越好,

耐压值、耐温值、容值、 ESR (等效电阻)等是电容的几个重要参数,对于 ESR 自然是越低越

好。ESR 与电容的容量、频率、电压、温度等都有关系。当电压固定时候,容量越大,

ESR 越低。在板卡设计中采用多个小电容并连多是出与 PCB 空间的限制,这样有的人就认为, 越多的并联小电阻,ESR 越低,效果越好。理论上是如此, 但是要考虑到电容接脚焊点的阻

抗,采用多个小电容并联,效果并不一定突出。

•ESR 越低,效果越好。

结合我们上面的提高的供电电路来说, 对于输入电容来说, 输入电容的容量要大一点。 相对 容量的要求,对 ESR 的要求可以适当的降低。因为输入电容主要是耐压,其次是吸收 MOSFET 的开关脉冲。对于输出电容来说,耐压的要求和容量可以适当的降低一点。 ESR

的要求则高一点,因为这里要保证的是足够的电流通过量。但这里要注意的是

越低越好,低ESR 电容会引起开关电路振荡。而消振电路复杂同时会导致成本的增加。板卡设计中,这里一般有一个参考值,此作为元件选用参数,避免消振电路而导致成本的增加。

•好电容代表着高品质。

“唯电容论” 曾经盛极一时,一些厂商和媒体也刻意的把这个事情做成一个卖点。在板卡设计中,电路设计水平是关键。和有的厂商可以用两相供电做出比一些厂商采用四相供电更稳定的产品一样,一味的采用高价电容,不一定能做出好产品。衡量一个产品,一定要全方位多角度的去考虑,切不可把电容的作用有意无意的夸大.

除电阻外,电容( Capacitor )是第二种最常用的元件。电容的主要物理特征是储存电荷。由于电荷的储存意味着能的储存,因此也可说电容器是一个储能元件,确切的说是储存电能。两个平行的金属板即构成一个电容器。电容也有多种多样,它包括固定电容,可变电容,电解电容,瓷片电容,云母电容,涤纶电容,钽电容等,其中钽电容特别稳定。电容有固定电容和可变电容之分。固定电容在电路中常常用来做为耦合,滤波,积分,微分,与电阻一起构成RC 充放电电路,与电感一起构成LC 振荡电路等。可变电容由于其容量在一定范围内可以任意改变,所以当它和电感一起构成LC 回路时,回路的谐振频率就会随着可变电容器容量的变化而变化。一般接受机电路就是利用这样一个原理来改变接收机的接收频率的。

所谓电容,就是容纳和释放电荷的电子元器件。电容的基本工作原理就是充电放电,当然还有整流、振荡以及其它的作用。另外电容的结构非常简单,主要由两块正负电极和

多,主要有如下几种:

1.隔直流:作用是阻止直流通过而让交流通过。

2.旁路(去耦):为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。

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级电路

4 .滤波:这个对DIY 而言很重要,显卡上的电容基本都是这个作用。

5.温度补偿:针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响,而进行补偿,改善电路的稳

定性。

6.计时:电容器与电阻器配合使用,确定电路的时间常数。

7.调谐:对与频率相关的电路进行系统调谐,比如手机、收音机、电视机。

8.整流:在预定的时间开或者关半闭导体开关元件。

9.储能:储存电能,用于必须要的时候释放。例如相机闪光灯,加热设备等等。

如今某

关于滤波电容、去耦电容、旁路电容作

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。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。

1.关于去耦电容蓄能作用的理解

1)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。)

2)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.旁路电容和去耦电容的区别去耦: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。

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)。

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路构成干扰。

C VO

耦电

在电子电路中,去耦电容和旁路电容都是起到抗干扰的作用,电容所处的位 置不同,称呼就不一样了。对于同一个电路来说,旁路( bypass )电容是把输

入信号中的高频噪声作为滤除对象,把前级携带的高频杂波滤除,而去耦

(decoupli ng )电容也称退耦电容,是把输出信号的干扰作为滤除对象 从电路来说,总是存在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。 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 般是0.1u ,0.01u 等,而去耦合电容一般比较大,是 10u 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 去耦和旁路都可以看作滤波。 去耦电容相当于电池, 避免由于电流的突变而使电 压下降,相当于滤纹波。具体容值可以根据电流的大小、期望的纹波大小、作用 时间的大小来计算。去耦电容一般都很大,对更高频率的噪声,基本无效。旁路 电容就是针对高频来的, 也就是利用了电容的频率阻抗特性。 电容一般都可以看 成一个 RLC 串联模型。在某个频率,会发生谐振,此时电容的阻抗就等于其 ESR 。 如果看电容的频率阻抗曲线图,就会发现一般都是一个 V 形的曲线。具体曲线 与电容的介质有关, 所以选择旁路电容还要考虑电容的介质, 一个比较保险的方 法就是多并几个电容。 信号输入

主稱电

去耦电容在集成电路电源和地之间的有两个作用:一方面是本集成电路的蓄能电容,另一方

面旁路掉该器件的高频噪声。数字电路中典型的去耦电容值是0.1诉。这个电容的分布电感的典型值是5田。0.1诉的去耦电容有5 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。1 pF、10疔的电容,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10(1F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0.1

p F,100MHz 取0.01 p F。

2007-12-11 19:37

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。

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。

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。

1.关于去耦电容蓄能作用的理解

1)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耦电容,这样交流分量就从这个电容接地)。

2)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. 旁路电容和去耦电容的区别

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。

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A

C 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)。

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路构成干扰。

在电子电路中,去耦电容和旁路电容都是起到抗干扰的作用,电容所处的位置不同,称呼就不一样了。对于同一个电路来说,旁路(bypass )电容是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象,把前级携带的高频杂波滤除,而去耦(d ecoupling )电容也称退耦电容,是把输出信号的干扰作为滤除对象。3.在一个大的电容上还并联一个小电容的原因大电容由于容量大,所以体积一般也比较大,且通常使用多层卷绕的方式制作,这就导致了大电容的分布电感比较大(也叫等效串联电感,英文简称E

SL)。大家知道,电感对高频信号的阻抗是很大的,所以,大电容的高频性能

不好。而一些小容量电容则刚刚相反,由于容量小,因此体积可以做得很小(缩短了引线,就减小了ESL,因为一段导线也可以看成是一个电感的),而且常使用平板电容的结构,这样小容量电容就有很小ESL这样它就具有了很好的高频性能,但由于容量小的缘故,对低频信号的阻抗大。所以,如果我们为了让低频、高频信号都可以很好的通过,就采用一个大电容再并上一个小电容的方式。常使用的小电容为0.1uF 的瓷片电容,当频率更高时,还可并联更小的电容,例如几pF,几百pF的。而在数字电路中,一般要给每个芯片的电源引脚上并联一个0.1uF 的电容到地(这个电容叫做退耦电容,当然也可以理解为电源滤波电容,越靠近芯片越好),因为在这些地方的信号主要是高频信号,使用较小的电容滤波就可以了。

旁路电容和去耦电容的区别

2008-09-03 17:46

旁路电容和去耦电容的区别

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

电容还可以为器件供局部化的DC 电压源,它在减少跨板浪涌电流方面特别有旁路: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)。

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路构成干扰。

在电子电路中,去耦电容和旁路电容都是起到抗干扰的作用,电容所处的位置不同,称呼就不一样了。对于同一个电路来说,旁路(bypass )电容是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象,把前级携带的高频杂波滤除,而去耦

(decoupling )电容也称退耦电容,是把输出信号的干扰作为滤除对象。在直流电源回路中,负载的变化会引起电源噪声。例如在数字电路中,当电路

从一个状态转换为另一种状态时,就会在电源线上产生一个很大的尖峰电流,

形成瞬变的噪声电压。配置去耦电容可以抑制因负载变化而产生的噪声,是印

制电路板的可靠性设计的一种常规做法,配置原则如下:

•电源输入端跨接一个10〜100uF的电解电容器,如果印制电路板的位置允许,

采用100uF 以上的电解电容器的抗干扰效果会更好。

•为每个集成电路芯片配置一个0.01uF 的陶瓷电容器。如遇到印制电路板空间

小而装不下时,可每4〜10 个芯片配置一个1 〜10uF 钽电解电容器,这种器件的高频阻抗特别小,在500kHz〜20MHz范围内阻抗小于1 Q,而且漏电流很小(0.5uA 以下)。

•对于噪声能力弱、关断时电流变化大的器件和ROM 、RAM 等存储型器件,应在芯片的电源线(Vcc)和地线(GND )间直接接入去耦电容。

•去耦电容的引线不能过长,特别是高频旁路电容不能带引线。说到电容,各种各样的叫法就会让人头晕目眩,旁路电容,去耦电容,滤波电容等等,其实无论如何称呼,它的原理都是一样的,即利用对交流信号呈现低

阻抗的特性,这一点可以通过电容的等效阻抗公式看出来:Xcap=1/2 jfC ,工

作频率越高,电容值越大则电容的阻抗越小.。在电路中,如果电容起的主要作用是给交流信号提供低阻抗的通路,就称为旁路电容;如果主要是为了增加电源和地的交流耦合,减少交流信号对电源的影响,就可以称为去耦电容;如果用于滤波电路中,那么又可以称为滤波电容;除此以外,对于直流电压,电容器还可作为电路储能,利用冲放电起到电池的作用。而实际情况中,往往电容的作用是多方面的,我们大可不必花太多的心思考虑如何定义。本文里,我们统一把这些应用于高速PCB设计中的电容都称为旁路电容.

般滤波是用两个电容并联,一个大,一个小

如0.1UF 100PF 并联这样大的可以滤除低频,而且还可以蓄容,是电压纹波降低

而小的电容滤除高频。起旁路作用

因为电容的特性是通高频,阻低频

这样组合比较好

一般在高频地方,都接一个小电容,起旁路作用

电容的本质是通交流,隔直流,理论上说电源滤波用电容越大越好。但由于引线和PCB 布线原因,实际上电容是电感和电容的并联电路, (还有电容本身的电阻,有时也不可忽略) 这就引入了谐振频率的概念:①=1/(LC) 1/2

在谐振频率以下电容呈容性,谐振频率以上电容呈感性。

因而一般大电容滤低频波,小电容滤高频波。

这也能解释为什么同样容值的STM 封装的电容滤波频率比DIP 封装更高

至于到底用多大的电容,这是一个参考

电容谐振频率

电容值DIP (MHz)STM (MHz)

1.0 pF

2.55

0.1 pF

16

8

0.01 p F2550

1000pF80160

100 pF250500

10 pF800 1.6(GHz)

不过仅仅是参考而已,用老工程师的话说——主要靠经验

更可靠的做法是将一大一小两个电容并联,

一般要求相差两个数量级以上,以获得更大的滤波频段。

旁路电容—

旁路电容的主要功能是产生一个交流分路,从而消去进入易感区的那些不需要的能量。旁路电容一般作为高频旁路器件来减小对电源模块的瞬态电流需求

电容工作原理

电容工作原理 电容串联可以隔直通交,并联可以滤波。 电容器就是两片不相连的金属板.电容器在电子线路中的作用一般概括为:通交流、阻直流。电容器通常起滤波、旁路、耦合、去耦、转相等电气作用,是电子线路必不可少的组成部分。滤波电路是把脉冲通到地去了,不是通到输出端。 正因为通交流,才能把交流成分通向地,保留直流成分. 一般情况下,电解电容的作用是过滤掉电流中的低频信号,但即使是低频信号,其频率也分为了好几个数量级。因此为了适合在不同频率下使用,电解电容也分为高频电容和低频电容(这里的高频是相对而言)。 低频滤波电容主要用于市电滤波或变压器整流后的滤波,其工作频率与市电一致为50Hz;而高频滤波电容主要工作在开关电源整流后的滤波,其工作频率为几千Hz到几万Hz。当我们将低频滤波电容用于高频电路时,由于低频滤波电容高频特性不好,它在高频充放电时内阻较大,等效电感较高。因此在使用中会因电解液的频繁极化而产生较大的热量。而较高的温度将使电容内部的电解液气化,电容内压力升高,最终导致电容的鼓包和爆裂。 其实主要是充放电的工作原理。其实电容就相当于 一个水库,让过来的有波动的水变的很平稳 电解电容的作用有滤波,一般用在整流桥的后面。 你可以看一下电容是并连还是串连在回路里,并联的话是率除高频,串联的话是率除低频。还有降压电容。还有隔直的作用,一般做保护用! 电容串联和并联在电路中各有什么作用? 电容的作用是储存、释放电荷,可起到隔直通交、滤波、振荡作用 电容在电路中:如串联使用一般作为交流信号隔离,如音频功放、视频放大器等 如并联使用一般作为滤波,如电源、信号处理电路中噪声去除等 如与电感或其他芯片并联可组成振荡回路,如无线信号发射、接收、调制、解调等 电容并联可增大电容量,串联减小。比如手头没有大电容,只有小的,就可以并起来用,反之,没有小的就可以用大的串起来用。 在集成电路、超大规模集成电路已经大行其道的今天,电容器作为一种分立式无源元件仍然大量使用于各种功能的电路中,其在电路中所起的重要作用可见一斑。 作贮能元件也是电容器的一个重要应用领域,同电池等储能元件相比,电容器可以瞬时充放电,并且充放电电流基本上不受限制,可以为熔焊机、闪光灯等设备提供大功率的瞬时脉冲电流。 电容器还常常被用以改善电路的品质因子,如节能灯用电容器。 隔直流:作用是阻止直流通过而让交流通过。 旁路(去耦):为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。 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级电路 滤波:将整流以后的锯齿波变为平滑的脉动波,接近于直流。 温度补偿:针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响,而进行补偿,改善电路的稳定性。计时:电容器与电阻器配合使用,确定电路的时间常数。 调谐:对与频率相关的电路进行系统调谐,比如手机、收音机、电视机。 整流:在预定的时间开或者关半闭导体开关元件。

电容工作原理

电容工作原理 电容是一种常见的电子元件,广泛应用于电路中。它是由两个带电板(称为极板)和介质(称为电介质)组成的。电容的工作原理基于电场的形成和存储。 电容的工作原理可以通过以下几个方面来解释: 1. 极板和电介质:电容的两个极板通常由导电材料制成,如金属。它们被放置 在一定的距离上,并通过电介质分开。电介质可以是空气、塑料、陶瓷等绝缘材料,它的选择取决于应用需求。 2. 极板上的电荷:当电容器连接到电源时,极板上会出现正负两种电荷。正电 荷会聚集在一个极板上,而负电荷则会聚集在另一个极板上。这种电荷分布会产生一个电场。 3. 电场的形成:电场是由电荷周围的空间中的静电力所产生的。在电容器中, 正负电荷的聚集导致了一个电场的形成。电场的强度与电荷量和极板之间的距离有关。 4. 电场的存储:电容器的主要功能是存储电荷和电场能量。当电容器充电时, 电场能量被存储在电介质中。这种存储的能量可以在需要时释放出来,例如在电路中提供电源脉冲或平稳的电压。 5. 电容的容量:电容的容量是指它存储电荷的能力。它的单位是法拉(F)。 电容器的容量取决于极板的面积、极板之间的距离以及电介质的特性。较大的极板面积、较小的极板间距和高介电常数的电介质可以增加电容的容量。 6. 电容的充放电:当电容器与电源相连时,电荷会从电源流入电容器,使其充电。当电容器与电源断开连接时,存储的电荷会慢慢释放,使电容器放电。充放电过程可以通过充电和放电曲线来表示。 总结:

电容的工作原理是基于电场的形成和存储。极板上的电荷聚集产生电场,电场能量存储在电介质中。电容的容量取决于极板的面积、极板之间的距离和电介质的特性。电容器可以通过充电和放电来存储和释放电荷。电容器在电子电路中有着广泛的应用,如滤波、耦合和存储等。

电容式的工作原理

电容式的工作原理 电容是一种能够存储电荷的装置,它是电子技术中非常重要的一个元件。电容的工作原理可以通过电场的产生和储存来解释。下面将详细介绍电容的工作原理。 一、电容的定义及基本元件: 电容(Capacitor),简称电容器,是一种可以储存电荷和能量的设备,通常由两个带电金属板和介质组成。两个带电金属板分别连接到电源的两极,金属板之间的介质可以是空气、蜡纸或者一些特殊的材料。电容器的标志为C,单位是法拉(F)。 二、电容的电场产生: 当电容器连接到电源时,电子会从电源的负极流向一个带电金属板,这个金属板上的电子能储存较多电荷。另一个金属板上的电子被推开,电荷减少。这样就在电容器中产生了一个电荷不平衡的状态。 在带电金属板之间形成了一个电场,电场线由正带电板指向负带电板。带电金属板上的电荷越多,电场越强。 三、电容的电场储存:

当电场形成之后,电容器的带电金属板上的电荷会被电场束缚住,当电源断开后电荷依然存在。这就是电容器储存电荷和能量的原理。 当带电金属板上的电荷Q增加时,电势差V也增加。Q和V之间存在线性关系,这个关系可以用公式C=Q/V来表示。C表示电容,Q表示电荷,V表示电势差。所以电容可以用来储存电荷和能量。 四、电容的充放电过程: 1. 充电过程: 当一个电容器连接到电源时,由于电势差的存在,电子会从电源的负极流向一个带电金属板,这个金属板上的电子能储存较多电荷。另一个金属板上的电子被推开,电荷减少。此时,电容器逐渐充满电荷。 在充电过程中,电场场强逐渐增大,电容器的电势差也随之增大。当电容器的电势差达到与电源相等时,电容器达到饱和状态,不再吸收电荷。 2. 放电过程: 当电源断开时,电容器中的电势差会推动电荷从一个带电金属板流向另一个带电金属板。在放电过程中,电容器的电势差逐渐减小,直到电势差为零时,电容器放完电。

各种电容的工作原理及应用

各种电容的工作原理及应用 1. 电容的工作原理 电容是一种存储电荷的器件,由两个平行的导体板(电极)组成,中间有绝缘材料(电介质)隔开。电容器的工作原理基于电荷积累和电场的作用。当电压施加在电容器的两个电极上时,电荷会在两个电极之间积累,并且会在电场的作用下产生电位差。 根据电容的式子Q=CV,其中C表示电容量,V表示电压,Q表示储存的电荷量。可见,电容的工作原理与电荷的积累和储存有关。 2. 电容的应用 2.1 电子电路中的应用 电容在电子电路中有广泛的应用,以下是一些常见的应用场景: •滤波器:电容器可以被用作滤波器元件,根据电容对不同频率的电信号通过的特性,可以实现对电路中杂散噪声和干扰信号的滤波作用。 •隔直:电容器可以阻止直流信号通过,而对交流信号允许通过。这一特性被广泛应用于直流电源隔直、交流信号的耦合等电路中。 •信号耦合:电容器可以用于两个电路之间的信号传递,使得低频信号通过,而阻断直流信号传递。这样可以实现在不同电路之间的信号耦合,常见的应用是音频放大器中的输入和输出耦合。 •计时器:电容的充放电特性可以用于实现计时功能,例如在微控制器中使用RC电路实现简单的计时器。 •电源稳压:电容可以被用作电源稳压电路中的储能元件,通过电容的电荷积累,可以在短时间内提供额外的电流,保持电路工作的稳定性。 2.2 通信应用 •天线调谐器:电容可以用于调谐天线的频率,使得天线能够接收到特定频率的无线信号。 •射频阻抗匹配:电容可以被用作射频电路中的阻抗匹配元件,确保信号的有效传输和匹配。 2.3 电力系统应用 •电力电容器:电容器被广泛用于电力系统中,用于功率因数校正、电流稳定、电压调节等功能。电容器可以通过吸收和释放电能来调整电力系统中的功率因数,提高电力系统的效率。

电容 原理

电容原理 电容原理 引言 电容是一种能够存储电荷的器件,广泛应用于各种电子设备中。本文将详细介绍电容的原理、分类、特性、应用等方面的知识。 一、电容的基本原理 1.1 电场与电势 在物理学中,电场是指由带电粒子所产生的力场,可以用来描述带电粒子之间相互作用的力。而在一个静止的点上,由于没有带电粒子运动,因此不存在电场力。但是,在这个点周围存在着一种量化描述该点状态的物理量——电势。简单来说,一个点周围存在着一定程度的“静态”能量,这种能量就是该点的静态势能。 1.2 电容器 在一个充满了空气或真空的金属板之间,如果加上一定大小和极性相反的两个导体,则在两个导体之间就会形成一个“空气”或“真空”中存在着某种特殊状态下所积聚起来的静态能量——即静态势能。 1.3 介质常数

当两个金属板之间加入了介质后,这些介质会影响到板之间所产生的电势差。介质的影响程度可以通过介质常数来描述,介质常数越大,则两个金属板之间所能存储的电荷量也就越大。 二、电容的分类 2.1 固定电容 固定电容是指其电容值是固定不变的,通常由两个金属板和一种介质组成。根据金属板和介质材料不同,固定电容又可以分为陶瓷电容、铝电解电容、塑料薄膜电容等。 2.2 变量电容 变量电容是指其电容值可以通过调整器件结构或改变工作状态来进行调节的,通常由一个可移动的金属板和一个固定金属板以及一种介质组成。根据调节方式不同,变量电容又可以分为机械式变量电容、压敏式变量电容等。 三、电容的特性 3.1 电压与极性 对于直流信号而言,当两个金属板之间加上一定大小和极性相反的两个导体后,会在两个导体之间形成一个静态势能,并且这种静态势能与两个导体之间所产生的“空气”或“真空”中存在着某种特殊状态下所积聚起来的静态能量相等。当两个导体之间加上一定大小的电压时,这种静态势能也会随之增加,因此两个导体之间所能存储的电荷

电容的原理

电容的原理 电容是一种电路元件,可以将电荷存储在一个电荷承载体(一般是金属板或导体)上,这个承载体与另一个导体之间形成一个电场。当两个电荷承载体之间有电势差(电压)时,电荷就会在两个承载体之间流动,从而产生电流。电容的原理是基于电场和电势差的相互作用,下面我们来详细介绍一下电容的原理。 1. 电场的概念 电场是指在空间内存在的带电粒子所产生的力场,这个力场会影响到周围的其它粒子,引起粒子之间的相互作用。电场强度是用于衡量一个点的周围电场力的强度,可以用公式E=F/q来表示,其中E是电场强度,F是电场力,q是电荷量。电场强度的单位是牛顿/库仑(N/C)。 2. 电势差的概念 电势差是指两个电荷之间的电位差异。电势是用于描述电场所在点的电能的大小和易于物质的性质,如果一个点的电势是V,那么当一个带正电的粒子沿电势的方向运动时,它就会向低电势的方向移动,直到达到与该点的电势相同的地方。电势的单位是伏特(V)。 3. 电容器的结构和工作原理 电容器由两个平行金属板组成,两个金属板之间有一层绝缘材料,如木板、塑料、玻璃等。当电容器两个金属

板上产生电荷时,它们之间的电场将导致电场力的作用,因此,电场将力的运动沿着一个方向,使得电子向另一个金属板移动电荷。电荷的流动形成电流,然后电荷随着电流移动,一个电场就在电容器两个金属板之间形成。因此,当电荷基于一个金属板上正电荷流回电池时另一个板上的负电荷自动流进,因此电容器就具有了吸收和释放电能的能力。 4. 电容器存储电荷的能力 电容器的电源电压越高,电容器存储的电荷就越多。因此,电容器的容量C可以用公式C=Q/V来描述。其中,C 是电容器的容量,Q是电容器中存储的电量,V是电容器的电源电压。 5. 电容器的应用 电容器在电子电路中有广泛的应用,例如在直流电源中,电容器会平滑扭曲电路电压,并且在放电过程中,电容器也可以作为电流源和电压源。此外,电容还可以用来储存能量,这是工业机器人和其它大型机器的重要组成部分。 总之,电容的原理是基于电场、电势差和电场强度的相互作用。当电容器中有电荷流动时,会形成一个电场,这个电场会影响电流的流动,因此,电容器的流动速度与电源电压成正比。电容器在电子电路中有很多应用,例如

电容工作的公式原理及应用

电容工作的公式原理及应用 1. 电容简介 电容是一种电子元件,用于存储电荷并在电路中传输电荷。它由两个带电极板之间的绝缘介质组成,例如空气或塑料。电容的容量大小取决于电容器的尺寸、材料和间隔距离等因素。当电压施加到电容上时,电容器将存储电荷,并且可以在需要时释放电荷。 2. 电容工作原理 电容器的工作原理基于两个原理: 2.1 电场存储 当电压施加到电容器的两个极板上时,电场会在两个极板之间建立。这个电场存储了电荷,并且与电压成正比。电容器的电容量被定义为单位电压下存储的电荷量。电容量的单位是法拉(Farad)。 2.2 电荷传输 电容器可以传输电荷。当电压施加到电容器上时,电荷会从一个极板移动到另一个极板。这种传输的速度取决于电容器的大小和接通的电路中的电阻。电容器在电路中的传输能力使它成为许多电子设备中重要的元件。 3. 电容的公式 3.1 电容的计算公式 3.1.1 平行板电容器的公式 平行板电容器是最简单的电容器,由两个平行的金属板组成,之间有一个绝缘层。平行板电容器的电容可以使用以下公式计算: C = CC × C0 × C / C 其中,C是电容,CC是相对电容率(介电常数),C0是真空的介电常数(约等于 8.85 × 10^-12 F/m),C是极板的面积,C是极板之间的距离。 3.1.2 圆柱形电容器的公式 圆柱形电容器是由两个同心的金属圆筒组成,之间有一个绝缘层。圆柱形电容器的电容可以使用以下公式计算: C = 2C CCC × C0 / ln(C / C)

其中,C是电容,CC是相对电容率(介电常数),C0是真空的介电常数(约 等于 8.85 × 10^-12 F/m),C是内圆筒的半径,C是外圆筒的半径,C是圆筒的长度。 3.2 电容的能量公式 电容器根据公式C = 1/2 CC^2 存储能量,其中,C是电能,C是电容,C是电压。 4. 电容的应用 电容器在各种电子设备中有广泛的应用。以下是一些电容器的应用示例: 4.1 滤波器 电容器可以用作滤波器,在电路中过滤掉高频信号或噪音。它们通常与电感器 一起使用,以实现更好的滤波效果。 4.2 耦合器 电容器用作耦合器将信号从一个电路传输到另一个电路。它可以阻止直流信号 通过,只传输交流信号。 4.3 能量存储 电容器可以用作能量存储器。它们可以存储能量,并在需要时释放出来。它们 常用于闪光灯、蓄电池和电动车等电子设备中。 4.4 时序电路 电容器在时序电路中起着重要作用。它们可以用来生成和控制信号的时间延迟。 4.5 调谐电路 电容器可用于调谐电路,帮助调整电路的频率响应。 总结 电容作为电子元件,在电路中有着重要的作用。它的工作原理基于电场存储和 电荷传输的原理。电容的计算公式可以根据不同类型的电容器进行推导。电容器主要应用于滤波器、耦合器、能量存储器、时序电路和调谐电路等各种电子设备中。通过了解电容器的原理和应用,我们可以更好地理解和设计各种电子电路。

电容工作原理及作用

电容工作原理及作用 电容指的是在给定电位差下的电荷储藏量;记为C,国际单位是法拉(F)。一般来说,电荷在电场中会受力而移动,当导体之间有了介质,则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上;造成电荷的累积储存,最常见的例子就是两片平行金属板。也是电容器的俗称。

想从事开关电源设计吗?https://www.360docs.net/doc/7719325198.html,, QQ 2621825447 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220〜150 000犷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。 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的上升而减小。电流通过电阻(R)、电容(C)的特性通过下面的公式描述: i = (V / R)e - (t / CR) 话说电容之二:电容的选择 通常,应该如何为我们的电路选择一颗合适的电容呢?笔者认为,应基于以下几点考虑: 1 、静电容量; 2 、额定耐压; 3 、容值误差; 4 、直流偏压下的电容变化量;

电容器的工作原理与应用

电容器的工作原理与应用 电容器是一种常见的电子元件,常用于电路中来存储电荷并提供电源的稳定性。本文将介绍电容器的工作原理和一些常见的应用。 一、工作原理 电容器由两个电极和介质组成,介质可以是空气、陶瓷、塑料等非导体物质。当电容器接通电源时,电荷会在两个电极之间建立电场。根据电容器的性质,电场会引起电荷的积聚,使得正极积累正电荷,负极积累负电荷。电场的强度与电容器的电容量成正比,而与电压成正比。 电容器的工作原理是基于静电作用,它可以存储电能。当电源断开时,电容器释放储存的电荷,能够为电路提供瞬时的电流,并且可以平稳地输出电能。 二、电容器的应用 1. 平滑电源 电容器可以用来平滑电源输出的直流电压。在电路中,电容器与电阻和稳压管并联,形成滤波电路,通过滤波电路可以将直流电源输出的脉动电压减小,使直流电压更加稳定。 2. 时序电路 电容器在时序电路中起到重要作用。通过改变电容器的充电和放电时间常数,可以实现延时、脉冲生成和频率分频等功能。

3. 振荡电路 电容器经常配合电感器一起在振荡电路中使用。在谐振电路中,电 容器和电感器会形成一个回路,实现信号的产生和放大。 4. 滤波电路 电容器通常与电感器和电阻一起组成滤波电路。滤波电路可以使特 定频率的信号通过而将其他频率的信号滤除,常用于语音信号处理和 无线通信领域。 5. 能量存储 电容器的最基本功能就是存储电能。在一些场景下,电容器可以作 为能量的临时存储器,如闪光灯、电动车、无人机等电子设备。 三、总结 电容器是一种重要的电子元件,通过存储电荷并提供电源的稳定性,为电路的正常工作提供了必要条件。在平滑电源、时序电路、振荡电路、滤波电路和能量存储等方面,电容器都有着广泛的应用。电容器 的工作原理简单清晰,而且成本较低,因此在电子领域被广泛应用。 本文简要介绍了电容器的工作原理和几个常见的应用领域。希望读 者通过本文的阅读,对电容器有更深入的了解,并能在实际应用中正 确选择和运用电容器。

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