電路入門(mén)小常識：電路常識性概念——電容原理及作用

所謂電容，就是容納和釋放電荷的電子元器件。電容的基本工作原理就是充電放電，當然還有整流、振蕩以及其它的作用。另外電容的結構非常簡(jiǎn)單，主要由兩塊正負電極和夾在中間的絕緣介質(zhì)組成。

作為無(wú)源元件之一的電容，其作用不外乎以下幾種：

1、應用于電源電路，實(shí)現旁路、去藕、濾波和儲能的作用

1)旁路

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一樣，旁路電容能夠被充電，并向器件進(jìn)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(guò)大而導致的地電位抬高和噪聲。地彈是地連接處在通過(guò)大電流毛刺時(shí)的電壓降。

2)去藕

去藕，又稱(chēng)解藕。從電路來(lái)說(shuō)，總是可以區分為驅動(dòng)的源和被驅動(dòng)的負載。如果負載電容比較大，驅動(dòng)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(shí)候，電流比較大，這樣驅動(dòng)的電流就會(huì )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(huì )產(chǎn)生反彈)，這種電流相對于正常情況來(lái)說(shuō)實(shí)際上就是一種噪聲，會(huì )影響前級的正常工作。這就是耦合。去藕電容就是起到一個(gè)電池的作用，滿(mǎn)足驅動(dòng)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(lái)將更容易理解。旁路電容實(shí)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(kāi)關(guān)噪聲提高一條低阻抗泄防途徑。高頻旁路電容一般比較小，根據諧振頻率一般是0.1u，0.01u等，而去耦合電容一般比較大，是10uF或者更大，依據電路中分布參數，以及驅動(dòng)電流的變化大小來(lái)確定。

總的來(lái)說(shuō)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(zhì)區別。

3)濾波

從理論上(即假設電容為純電容)說(shuō)，電容越大，阻抗越小，通過(guò)的頻率也越高。但實(shí)際上超過(guò)1uF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(huì )增大。有時(shí)會(huì )看到有一個(gè)電容量較大電解電容并聯(lián)了一個(gè)小電容，這時(shí)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(guò)，電容越小高頻越容易通過(guò)。具體用在濾波中,大電容(1000uF)濾低頻，小電容(20pF)濾高頻。由于電容的兩端電壓不會(huì )突變，由此可知，信號頻率越高則衰減越大，可很形象的說(shuō)電容像個(gè)水塘，不會(huì )因幾滴水的加入或蒸發(fā)而引起水量的變化。它把電壓的變動(dòng)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(guò)程。在電源電路中，整流電路將交流變成脈動(dòng)的直流，而在整流電路之后接入一個(gè)較大容量的電解電容，利用其充放電特性，使整流后的脈動(dòng)直流電壓變成相對比較穩定的直流電壓。在實(shí)際中，為了防止電路各部分供電電壓因負載變化而產(chǎn)生變化，所以在電源的輸出端及負載的電源輸入端一般接有數十至數百微法的電解電容.由于大容量的電解電容一般具有一定的電感，對高頻及脈沖干擾信號不能有效地濾除，故在其兩端并聯(lián)了一只容量為0.001--0.lpF的電容，以濾除高頻及脈沖干擾.

4)儲能

儲能型電容器通過(guò)整流器收集電荷，并將存儲的能量通過(guò)變換器引線(xiàn)傳送至電源的輸出端。電壓額定值為40～450VDC、電容值在220～150 000uF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(shí)會(huì )采用串聯(lián)、并聯(lián)或其組合的形式，對于功率級超過(guò)10KW的電源，通常采用體積較大的罐形螺旋端子電容器。

2、應用于信號電路，主要完成耦合、振蕩/同步及時(shí)間常數的作用：

1)去耦

舉個(gè)例子來(lái)講，晶體管放大器發(fā)射極有一個(gè)自給偏壓電阻，它同時(shí)又使信號產(chǎn)生壓降反饋到輸入端形成了輸入輸出信號耦合，這個(gè)電阻就是產(chǎn)生了耦合的元件，如果在這個(gè)電阻兩端并聯(lián)一個(gè)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(chǎn)生的耦合效應，故稱(chēng)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。