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威廉希尔官方网站 中最常见到的电容使用方法

基于电容常用功能,详细介绍各功能应用
威廉希尔官方网站 中最常见到的电容使用方法
        


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赵羽

2021-3-19 09:33:15
  电容特性:通交流阻直流,通高频阻低频!
  电容在大家平时的威廉希尔官方网站 设计中是不可缺少的,但是很多的人都会进入一个电容使用的误区,就是电容的容值越大越好,滤波效果越好。其实并不是这样的,简单的说,就是大容值电容滤低频噪声,小容值电容滤高频噪声。
  电容的工作的实质是充电和放电的过程。以电容不存储任何电量为初始状态,大容值的电容在威廉希尔官方网站 中达到与威廉希尔官方网站 中的电压平衡需要充入的电荷量就要多,就需要更长的时间,低频噪声能够满足其时间上的要求,但如果放在高频率噪声的威廉希尔官方网站 中,频率高,大容值电容的充放电反应不过来,达不到滤波的目的,这时候就要采用小容值的电容。小容值的电容,充放电时间短,能够满足滤波的目的。总之,滤波的频率随电容值的增大而减少。所以在使用时要根据自己的威廉希尔官方网站 的需要选取合适的容值,达到想要的滤波目的,又减少了成本。
  在威廉希尔官方网站 中最常见到的电容使用方法是“去耦电容”和“旁路电容”。作为无源元件之一的电容,其作用不外乎以下几种:
  1、应用于电源威廉希尔官方网站 ,实现旁路、去藕、滤波和储能方面电容的作用,下面分类详述之:
  ① 滤波
  
  滤波是电容的作用中很重要的一部分。几乎所有的电源威廉希尔官方网站 中都会用到。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1uF 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。电容越大低频越容易通过,电容越小高频越容易通过。
  以上图为例:C5将滤除前一级U2输出中的低频成分、C7滤除其高频成分,C3、C4类似。
  曾有网友将滤波电容比作“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。 电容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。注:滤波就是充电,放电的过程。
  ② 旁路
  
  旁路电容一般接在信号端与地之间,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。通常铝电解电容和钽电容比较适合作旁路电容,其电容值取决于PCB 板上的瞬态电流需求,一般在10 至470μF 范围内。若PCB 板上有许多集成威廉希尔官方网站 、高速开关威廉希尔官方网站 和具有长引线的电源,则应选择大容量的电容。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,旁路被充电,并向器件进行放电。
  注: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地电位抬高和噪声。
  ③ 去藕
  去耦电容实际上是根据电容的使用的实际效果来命名的,一般接在电源线和地线之间,起作用主要有两方面:滤波作用和蓄能作用。
  具体的作用结合以下几点来解释:
  1、当电源引进威廉希尔官方网站 时,电源的电压不是恒定的,是处在一个相对稳定的状态,其中带有很多的噪声,如果让这些噪声进入到威廉希尔官方网站 中就会对威廉希尔官方网站 造成影响,特别是对电压敏感的器件对威廉希尔官方网站 电压的稳定性要求更高,以及有用到作为参考电压的一端,影响其精确性,所以加电容能能保证威廉希尔官方网站 的线性关系。(简单的理解就是电压多了我就吸收,少了我就补充,保持在一个平衡的状态)
  2、有源器件在开关时产生高频的开关噪声,将会沿着电源线传播,这时电容提供一个局部的直流电源给有源器件,以减少开关噪声在电源线的传播,并将噪声接引到地。
  3、在空间中存在很多的电磁波,往往会干扰到芯片工作的稳定性,芯片周围的去耦电容能够很好的滤除这些干扰,从另一方面说,高频威廉希尔官方网站 中,导线产生的电感效应对电流的阻碍作用是很大的,会导致电流不足,如果器件在这时候刚好就需要足够的电流驱动,就不能及时供给,这时,去耦电容中储存的能量就能及时的补充这些不足,保证器件正常的工作。
  注:在威廉希尔官方网站 威廉希尔官方网站 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,就是称呼的不一样,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,这是他们的本质区别。
  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 000uF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、应用于信号威廉希尔官方网站 ,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 串联构成的积分威廉希尔官方网站 。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:
  (V/R)e-(t/CR)
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