電(diàn)容

所謂電(diàn)容，就是容納和釋放電(diàn)荷的電(diàn)子元器件。

電(diàn)容的基本工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)就是充電(diàn)放電(diàn)，當然還有(yǒu)整流、振蕩以及其它的作(zuò)用(yòng)。

另外電(diàn)容的結構非常簡單，主要由兩塊正負電(diàn)極和夾在中(zhōng)間的絕緣介質(zhì)組成。

作(zuò)為(wèi)無源元件之一的電(diàn)容，其作(zuò)用(yòng)不外乎以下幾種：


1、應用(yòng)于電(diàn)源電(diàn)路，實現旁路、去藕、濾波和儲能(néng)的作(zuò)用(yòng)


1）旁路 旁路電(diàn)容是為(wèi)本地器件提供能(néng)量的儲能(néng)器件，它能(néng)使穩壓器的輸出均勻化，降低負載需求。

就像小(xiǎo)型可(kě)充電(diàn)電(diàn)池一樣，旁路電(diàn)容能(néng)夠被充電(diàn)，并向器件進行放電(diàn)。為(wèi)盡量減少阻抗，旁路電(diàn)容 要盡量靠近負載器件的供電(diàn)電(diàn)源管腳和地管腳。這能(néng)夠很(hěn)好地防止輸入值過大而導緻的地電(diàn)位擡高 和噪聲。地彈是地連接處在通過大電(diàn)流毛刺時的電(diàn)壓降。

2）去藕 去藕，又(yòu)稱解藕。從電(diàn)路來說，總是可(kě)以區(qū)分(fēn)為(wèi)驅動的源和被驅動的負載。如果負載電(diàn)容比較大，驅動電(diàn)路要把電(diàn)容充電(diàn)、放電(diàn)，才能(néng)完成信号的跳變，在上升沿比較陡峭的時候，電(diàn)流比 較大，這樣驅動的電(diàn)流就會吸收很(hěn)大的電(diàn)源電(diàn)流，由于電(diàn)路中(zhōng)的電(diàn)感，電(diàn)阻（特别是芯片管腳上的 電(diàn)感，會産(chǎn)生反彈），這種電(diàn)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(gōng)作(zuò)。 這就是耦合。去藕電(diàn)容就是起到一個電(diàn)池的作(zuò)用(yòng)，滿足驅動電(diàn)路電(diàn)流的變化，避免相互間的耦合幹 擾。将旁路電(diàn)容和去藕電(diàn)容結合起來将更容易理(lǐ)解。旁路電(diàn)容實際也是去藕合的，隻是旁路電(diàn)容一 般是指高頻旁路，也就是給高頻的開關噪聲提高一條低阻抗洩防途徑。高頻旁路電(diàn)容一般比較小(xiǎo)， 根據諧振頻率一般是 0.1u，0.01u 等，而去耦合電(diàn)容一般比較大，是 10uF 或者更大，依據電(diàn)路中(zhōng) 分(fēn)布參數，以及驅動電(diàn)流的變化大小(xiǎo)來确定。 總的來說旁路是把輸入信号中(zhōng)的幹擾作(zuò)為(wèi)濾除對象，而去耦是把輸出信号的幹擾作(zuò)為(wèi)濾除對象，防 止幹擾信号返回電(diàn)源。這應該是他(tā)們的本質(zhì)區(qū)别。

3）濾波 從理(lǐ)論上（即假設電(diàn)容為(wèi)純電(diàn)容）說，電(diàn)容越大，阻抗越小(xiǎo)，通過的頻率也越高。但實際上超過 1uF 的電(diàn)容大多(duō)為(wèi)電(diàn)解電(diàn)容，有(yǒu)很(hěn)大的電(diàn)感成份，所以頻率高後反而阻抗會增大。有(yǒu)時會 看到有(yǒu)一個電(diàn)容量較大電(diàn)解電(diàn)容并聯了一個小(xiǎo)電(diàn)容，這時大電(diàn)容通低頻，小(xiǎo)電(diàn)容通高頻。電(diàn)容的作(zuò) 用(yòng)就是通高阻低，通高頻阻低頻。電(diàn)容越大低頻越容易通過，電(diàn)容越小(xiǎo)高頻越容易通過。具(jù)體(tǐ)用(yòng)在 濾波中(zhōng),大電(diàn)容(1000uF)濾低頻，小(xiǎo)電(diàn)容(20pF)濾高頻。由于電(diàn)容的兩端電(diàn)壓不會突變，由此可(kě)知， 信号頻率越高則衰減越大，可(kě)很(hěn)形象的說電(diàn)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(diàn)壓的變動轉化為(wèi)電(diàn)流的變化，頻率越高，峰值電(diàn)流就越大，從而緩沖了電(diàn)壓。濾波就 是充電(diàn)，放電(diàn)的過程。

在電(diàn)源電(diàn)路中(zhōng)，整流電(diàn)路将交流變成脈動的直流，而在整流電(diàn)路之後接入一個較大容量的 電(diàn)解電(diàn)容，利用(yòng)其充放電(diàn)特性，使整流後的脈動直流電(diàn)壓變成相對比較穩定的直流電(diàn)壓。在實際中(zhōng)， 為(wèi)了防止電(diàn)路各部分(fēn)供電(diàn)電(diàn)壓因負載變化而産(chǎn)生變化，所以在電(diàn)源的輸出端及負載的電(diàn)源輸入端一 般接有(yǒu)數十至數百微法的電(diàn)解電(diàn)容．由于大容量的電(diàn)解電(diàn)容一般具(jù)有(yǒu)一定的電(diàn)感，對高頻及脈沖幹 擾信号不能(néng)有(yǒu)效地濾除，故在其兩端并聯了一隻容量為(wèi) 0.001--0.lpF 的電(diàn)容，以濾除高頻及脈沖 幹擾．

4）儲能(néng) 儲能(néng)型電(diàn)容器通過整流器收集電(diàn)荷，并将存儲的能(néng)量通過變換器引線(xiàn)傳送至電(diàn)源的輸出端。

電(diàn)壓額定值為(wèi) 40～450VDC、電(diàn)容值在 220～150 000uF 之間的鋁電(diàn)解電(diàn)容器（如 EPCOS 公(gōng)司的 B43504 或 B43505）是較為(wèi)常用(yòng)的。根據不同的電(diàn)源要求，器件有(yǒu)時會采用(yòng)串聯、并聯或其組合的 形式，對于功率級超過 10KW 的電(diàn)源，通常采用(yòng)體(tǐ)積較大的罐形螺旋端子電(diàn)容器。

2、應用(yòng)于信号電(diàn)路，主要完成耦合、振蕩/同步及時間常數的作(zuò)用(yòng)：

1）去耦

舉個例子來講，晶體(tǐ)管放大器發射極有(yǒu)一個自給偏壓電(diàn)阻，它同時又(yòu)使信号産(chǎn)生壓降反饋到 輸入端形成了輸入輸出信号耦合，這個電(diàn)阻就是産(chǎn)生了耦合的元件，如果在這個電(diàn)阻兩端并聯一個 電(diàn)容，由于适當容量的電(diàn)容器對交流信号較小(xiǎo)的阻抗,這樣就減小(xiǎo)了電(diàn)阻産(chǎn)生的耦合效應，故稱此 電(diàn)容為(wèi)去耦電(diàn)容。

2）振蕩/同步

包括 RC、LC 振蕩器及晶體(tǐ)的負載電(diàn)容都屬于這一範疇。 3）時間常數

這就是常見的 R、C 串聯構成的積分(fēn)電(diàn)路。當輸入信号電(diàn)壓加在輸入端時，電(diàn)容（C）上的 電(diàn)壓逐漸上升。而其充電(diàn)電(diàn)流則随着電(diàn)壓的上升而減小(xiǎo)。電(diàn)流通過電(diàn)阻（R）、電(diàn)容（C）的特性 通過下面的公(gōng)式描述： i = (V/R)e-(t/CR)

最後說下電(diàn)解電(diàn)容的使用(yòng)注意事項： 1、電(diàn)解電(diàn)容由于有(yǒu)正負極性，因此在電(diàn)路中(zhōng)使用(yòng)時不能(néng)颠倒聯接。在電(diàn)源電(diàn)路中(zhōng)，輸出正電(diàn)壓時電(diàn)解電(diàn)容的正極接電(diàn)源輸出端，負極接地，輸出負電(diàn)壓時則負極接輸出端，正極接地．當電(diàn)源 電(diàn)路中(zhōng)的濾波電(diàn)容極性接反時，因電(diàn)容的濾波作(zuò)用(yòng)大大降低，一方面引起電(diàn)源輸出電(diàn)壓波動，另一 方面又(yòu)因反向通電(diàn)使此時相當于一個電(diàn)阻的電(diàn)解電(diàn)容發熱．當反向電(diàn)壓超過某值時，電(diàn)容的反向漏 電(diàn)電(diàn)阻将變得很(hěn)小(xiǎo)，這樣通電(diàn)工(gōng)作(zuò)不久，即可(kě)使電(diàn)容因過熱而炸裂損壞．
關于濾波電(diàn)容、去耦電(diàn)容、旁路電(diàn)容作(zuò)用(yòng)

濾波電(diàn)容用(yòng)在電(diàn)源整流電(diàn)路中(zhōng)，用(yòng)來濾除交流成分(fēn)。使輸出的直流更平滑。 去耦電(diàn)容用(yòng)在放大電(diàn)路中(zhōng)不需要交流的地方，用(yòng)來消除自激，使放大器穩定工(gōng)作(zuò)。 旁路電(diàn)容用(yòng)在有(yǒu)電(diàn)阻連接時，接在電(diàn)阻兩端使交流信号順利通過。

1.關于去耦電(diàn)容蓄能(néng)作(zuò)用(yòng)的理(lǐ)解

1）去耦電(diàn)容主要是去除高頻如 RF 信号的幹擾，幹擾的進入方式是通過電(diàn)磁輻射。 而實際上，芯片附近的電(diàn)容還有(yǒu)蓄能(néng)的作(zuò)用(yòng)，這是第二位的。

你可(kě)以把總電(diàn)源看作(zuò)密雲水庫，我們大樓内的家家戶戶都需要供水， 這時候，水不是直接來自于水庫，那樣距離太遠(yuǎn)了， 等水過來，我們已經渴的不行了。 實際水是來自于大樓頂上的水塔,水塔其實是一個 buffer 的作(zuò)用(yòng)。

如果微觀來看，高頻器件在工(gōng)作(zuò)的時候，其電(diàn)流是不連續的，而且頻率很(hěn)高， 而器件 VCC 到總電(diàn)源有(yǒu)一段距離，即便距離不長(cháng)，在頻率很(hěn)高的情況下， 阻抗 Z＝i*wL+R，線(xiàn)路的電(diàn)感影響也會非常大， 會導緻器件在需要電(diàn)流的時候，不能(néng)被及時供給。 而去耦電(diàn)容可(kě)以彌補此不足。

這也是為(wèi)什麽很(hěn)多(duō)電(diàn)路闆在高頻器件 VCC 管腳處放置小(xiǎo)電(diàn)容的原因之一

（在 vcc 引腳上通常并聯一個去藕電(diàn)容，這樣交流分(fēn)量就從這個電(diàn)容接地。）

2）有(yǒu)源器件在開關時産(chǎn)生的高頻開關噪聲将沿着電(diàn)源線(xiàn)傳播。去耦電(diàn)容的主要功能(néng)就是提供一個局部的直流電(diàn)源給有(yǒu)源器件，以減少開關噪聲在闆上的傳播和将噪聲引導到地。

2.旁路電(diàn)容和去耦電(diàn)容的區(qū)别

去耦：去除在器件切換時從高頻器件進入到配電(diàn)網絡中(zhōng)的 RF 能(néng)量。去耦電(diàn)容還可(kě)以為(wèi)器件提 供局部化的 DC 電(diàn)壓源，它在減少跨闆浪湧電(diàn)流方面特别有(yǒu)用(yòng)。

旁路：從元件或電(diàn)纜中(zhōng)轉移出不想要的共模 RF 能(néng)量。這主要是通過産(chǎn)生 AC 旁路消除無意的 能(néng)量進入敏感的部分(fēn)，另外還可(kě)以提供基帶濾波功能(néng)（帶寬受限）。