電容在電路中的典型作用介紹

電容在電路中的典型作用

電容器，簡稱電容，用字母C表示，國際單位是法拉，簡稱法，用F表示，在實際應用中，電容器的電容量往往比1法拉小得多，常用較小的單位，如微法(μF)、皮法(pF)等。電容一般可以分為有極性電容和無極性電容。

電解電容一般是有極性電容，容量值一般大于1μF，比如常用的 10μF的電解電容，引腳長的為正，短的為負；旁邊有一條白色的為負，另一引腳為正。電容上標有耐壓值上25V，容量是10μF。

瓷片電容一般是無極性電容，容量值一般小于1μF，比如常用的瓷片電容0.1UF（104）。

作為無源元件之一的電容，其作用不外乎應用于放大電路、電源電路等，實現旁路、去藕、濾波和儲能、分壓等作用，常見的電容有電解電容、瓷片電容、獨石電容。

二、應用于電源電路，實現旁路、去藕、濾波和儲能的作用。

1、旁路

可將混有高頻電流和低頻電流的交流電中的高頻成分旁路掉的電容，稱做"旁路電容"。 對于同一個電路來說，旁路（bypass）電容是把輸入信號中的高頻噪聲作為濾除對象，把前級攜帶的高頻雜波濾除，而去耦（decoupling，也稱退耦）電容是把輸出信號的干擾作為濾除對象。

旁路電容的主要功能是產生一個交流分路，從而消去進入易感區的那些不需要的能量，即當混有高頻和低頻的信號經過放大器被放大時，要求通過某一級時只允許低頻信號輸入到下一級，而不需要高頻信號進入，則在該級的輸入端加一個適當大小的接地電容，使較高頻率的信號很容易通過此電容被旁路掉（這是因為電容對高頻阻抗?。皖l信號由于電容對它的阻抗較大而被輸送到下一級放大。

旁路電容是為本地器件提供能量的儲能器件，它能使穩壓器的輸出均勻化，降低負載需求。 就像小型可充電電池樣，旁路電容能夠被充電，并向器件進行放電。 為盡量減少阻抗，旁路電容要盡量靠近負載器件的供電電源管腳和地管腳。 這能夠很好地防止輸入值過大而導致的低電位抬高和噪聲。地彈是地連接處在通過大電流毛刺時的電壓降。

2、去藕去藕，又稱解藕。 從電路來說， 總是可以區分為驅動的源和被驅動的負載。如果負載電容比較大， 驅動電路要把電容充電、放電， 才能完成信號的跳變，在上升沿比較陡峭的時候， 電流比較大， 這樣驅動的電流就會吸收很大的電源電流，由于電路中的電感，電阻（特別是芯片管腳上的電感，會產生反彈），這種電流相對于正常情況來說實際上就是一種噪聲，會影響前級的正常工作，這就是所謂的"耦合"。

去藕電容就是起到一個"電池"的作用，滿足驅動電路電流的變化，避免相互間的耦合干擾。將旁路電容和去藕電容結合起來將更容易理解。旁路電容實際也是去藕合的，只是旁路電容一般是指高頻旁路，也就是給高頻的開關噪聲高一條低阻抗泄防途徑。高頻旁路電容一般比較小，根據諧振頻率一般取0.1μF、0.01μF 等；而去耦合電容的容量一般較大，可能是10μF 或者更大，依據電路中分布參數、以及驅動電流的變化大小來確定。旁路是把輸入信號中的干擾作為濾除對象，而去耦是把輸出信號的干擾作為濾除對象，防止干擾信號返回電源。這應該是他們的本質區別。

一方面是集成電路的蓄能電容，另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲。數字電路中典型的去耦電容值是0.1μF。這個電容的分布電感的典型值是5nH。0.1μF的去耦電容有5nH的分布電感，它的并行共振頻率大約在7MHz左右，也就是說，對于10MHz以下的噪聲有較好的去耦效果，對40MHz以上的噪聲幾乎不起作用。1μF、10μF的電容，并行共振頻率在20MHz以上，去除高頻噪聲的效果要好一些。每10片左右集成電路要加一片充放電電容，或1個蓄能電容，可選10μF左右。最好不用電解電容，電解電容是兩層薄膜卷起來的，這種卷起來的結構在高頻時表現為電感。要使用鉭電容或聚碳酸酯電容。去耦電容的選用并不嚴格，可按C=1/F，即10MHz取0.1μF，100MHz取0.01μF。

3、濾波

從理論上（即假設電容為純電容）說，電容越大，阻抗越小，通過的頻率也越高。但實際上超過1μF 的電容大多為電解電容，有很大的電感成份，所以頻率高后反而阻抗會增大。有時會看到有一個電容量較大電解電容并聯了一個小電容，這時大電容通低頻，小電容通高頻。電容的作用就是通高阻低，通高頻阻低頻。電容越大低頻越容易通過，電容越小高頻越容易通過。具體用在濾波中,大電容（1000μF）濾低頻，小電容（20pF）濾高頻。曾有網友形象地將濾波電容比作"水塘"。由于電容的兩端電壓不會突變，由此可知，信號頻率越高則衰減越大，可很形象的說電容像個水塘，不會因幾滴水的加入或蒸發而引起水量的變化。它把電壓的變動轉化為電流的變化，頻率越高，峰值電流就越大，從而緩沖了電壓。濾波就是充電，放電的過程。

4、儲能

儲能型電容器通過整流器收集電荷，并將存儲的能量通過變換器引線傳送至電源的輸出端。 電壓額定值為40～450VDC、電容值在220～150 000μF 之間的鋁電解電容器（如EPCOS 公司的 B43504 或B43505）是較為常用的。根據不同的電源要求，器件有時會采用串聯、并聯或其組合的形式， 對于功率級超過10KW 的電源，通常采用體積較大的罐形螺旋端子電容器。

三、應用于信號電路，主要完成耦合、振蕩/同步及時間常數的作用：

1、耦合

舉個例子來講，晶體管放大器發射極有一個自給偏壓電阻，它同時又使信號產生壓降反饋到輸入端形成了輸入輸出信號耦合， 這個電阻就是產生了耦合的元件，如果在這個電阻兩端并聯一個電容， 由于適當容量的電容器對交流信號

較小的阻抗，這樣就減小了電阻產生的耦合效應，故稱此電容為去耦電容。

2、振蕩/同步

包括RC、LC 振蕩器及晶體的負載電容都屬于這一范疇。

3、時間常數

這就是常見的 R、C 串聯構成的積分電路。當輸入信號電壓加在輸入端時，電容（C）上的電壓逐漸上升。而其充電電流則隨著電壓的上升而減小。電流通過電阻（R）、電容（C）的特性通過下面的公式描述：

i = (V / R)e - (t / CR)

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