電(diàn)容

所谓電(diàn)容，就是容纳和释放電(diàn)荷的電(diàn)子元器件。

電(diàn)容的基本工作原理(lǐ)就是充電(diàn)放電(diàn)，当然还有(yǒu)整流、振荡以及其它的作用(yòng)。

另外電(diàn)容的结构非常简单，主要由两块正负電(diàn)极和夹在中间的绝缘介质组成。

作為(wèi)无源元件之一的電(diàn)容，其作用(yòng)不外乎以下几种：


1、应用(yòng)于電(diàn)源電(diàn)路，实现旁路、去藕、滤波和储能(néng)的作用(yòng)


1）旁路 旁路電(diàn)容是為(wèi)本地器件提供能(néng)量的储能(néng)器件，它能(néng)使稳压器的输出均匀化，降低负载需求。

就像小(xiǎo)型可(kě)充電(diàn)電(diàn)池一样，旁路電(diàn)容能(néng)够被充電(diàn)，并向器件进行放電(diàn)。為(wèi)尽量减少阻抗，旁路電(diàn)容 要尽量靠近负载器件的供電(diàn)電(diàn)源管脚和地管脚。这能(néng)够很(hěn)好地防止输入值过大而导致的地電(diàn)位抬高 和噪声。地弹是地连接处在通过大電(diàn)流毛刺时的電(diàn)压降。

2）去藕 去藕，又(yòu)称解藕。从電(diàn)路来说，总是可(kě)以區(qū)分(fēn)為(wèi)驱动的源和被驱动的负载。如果负载電(diàn)容比较大，驱动電(diàn)路要把電(diàn)容充電(diàn)、放電(diàn)，才能(néng)完成信号的跳变，在上升沿比较陡峭的时候，電(diàn)流比 较大，这样驱动的電(diàn)流就会吸收很(hěn)大的電(diàn)源電(diàn)流，由于電(diàn)路中的電(diàn)感，電(diàn)阻（特别是芯片管脚上的 電(diàn)感，会产生反弹），这种電(diàn)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。去藕電(diàn)容就是起到一个電(diàn)池的作用(yòng)，满足驱动電(diàn)路電(diàn)流的变化，避免相互间的耦合干 扰。将旁路電(diàn)容和去藕電(diàn)容结合起来将更容易理(lǐ)解。旁路電(diàn)容实际也是去藕合的，只是旁路電(diàn)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。高频旁路電(diàn)容一般比较小(xiǎo)， 根据谐振频率一般是 0.1u，0.01u 等，而去耦合電(diàn)容一般比较大，是 10uF 或者更大，依据電(diàn)路中 分(fēn)布参数，以及驱动電(diàn)流的变化大小(xiǎo)来确定。 总的来说旁路是把输入信号中的干扰作為(wèi)滤除对象，而去耦是把输出信号的干扰作為(wèi)滤除对象，防 止干扰信号返回電(diàn)源。这应该是他(tā)们的本质區(qū)别。

3）滤波 从理(lǐ)论上（即假设電(diàn)容為(wèi)纯電(diàn)容）说，電(diàn)容越大，阻抗越小(xiǎo)，通过的频率也越高。但实际上超过 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，所以频率高后反而阻抗会增大。有(yǒu)时会 看到有(yǒu)一个電(diàn)容量较大電(diàn)解電(diàn)容并联了一个小(xiǎo)電(diàn)容，这时大電(diàn)容通低频，小(xiǎo)電(diàn)容通高频。電(diàn)容的作 用(yòng)就是通高阻低，通高频阻低频。電(diàn)容越大低频越容易通过，電(diàn)容越小(xiǎo)高频越容易通过。具體(tǐ)用(yòng)在 滤波中,大電(diàn)容(1000uF)滤低频，小(xiǎo)電(diàn)容(20pF)滤高频。由于電(diàn)容的两端電(diàn)压不会突变，由此可(kě)知， 信号频率越高则衰减越大，可(kě)很(hěn)形象的说電(diàn)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。它把電(diàn)压的变动转化為(wèi)電(diàn)流的变化，频率越高，峰值電(diàn)流就越大，从而缓冲了電(diàn)压。滤波就 是充電(diàn)，放電(diàn)的过程。

在電(diàn)源電(diàn)路中，整流電(diàn)路将交流变成脉动的直流，而在整流電(diàn)路之后接入一个较大容量的 電(diàn)解電(diàn)容，利用(yòng)其充放電(diàn)特性，使整流后的脉动直流電(diàn)压变成相对比较稳定的直流電(diàn)压。在实际中， 為(wèi)了防止電(diàn)路各部分(fēn)供電(diàn)電(diàn)压因负载变化而产生变化，所以在電(diàn)源的输出端及负载的電(diàn)源输入端一 般接有(yǒu)数十至数百微法的電(diàn)解電(diàn)容．由于大容量的電(diàn)解電(diàn)容一般具有(yǒu)一定的電(diàn)感，对高频及脉冲干 扰信号不能(néng)有(yǒu)效地滤除，故在其两端并联了一只容量為(wèi) 0.001--0.lpF 的電(diàn)容，以滤除高频及脉冲 干扰．

4）储能(néng) 储能(néng)型電(diàn)容器通过整流器收集電(diàn)荷，并将存储的能(néng)量通过变换器引線(xiàn)传送至電(diàn)源的输出端。

電(diàn)压额定值為(wèi) 40～450VDC、電(diàn)容值在 220～150 000uF 之间的铝電(diàn)解電(diàn)容器（如 EPCOS 公司的 B43504 或 B43505）是较為(wèi)常用(yòng)的。根据不同的電(diàn)源要求，器件有(yǒu)时会采用(yòng)串联、并联或其组合的 形式，对于功率级超过 10KW 的電(diàn)源，通常采用(yòng)體(tǐ)积较大的罐形螺旋端子電(diàn)容器。

2、应用(yòng)于信号電(diàn)路，主要完成耦合、振荡/同步及时间常数的作用(yòng)：

1）去耦

举个例子来讲，晶體(tǐ)管放大器发射极有(yǒu)一个自给偏压電(diàn)阻，它同时又(yòu)使信号产生压降反馈到 输入端形成了输入输出信号耦合，这个電(diàn)阻就是产生了耦合的元件，如果在这个電(diàn)阻两端并联一个 電(diàn)容，由于适当容量的電(diàn)容器对交流信号较小(xiǎo)的阻抗,这样就减小(xiǎo)了電(diàn)阻产生的耦合效应，故称此 電(diàn)容為(wèi)去耦電(diàn)容。

2）振荡/同步

包括 RC、LC 振荡器及晶體(tǐ)的负载電(diàn)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(fēn)電(diàn)路。当输入信号電(diàn)压加在输入端时，電(diàn)容（C）上的 電(diàn)压逐渐上升。而其充電(diàn)電(diàn)流则随着電(diàn)压的上升而减小(xiǎo)。電(diàn)流通过電(diàn)阻（R）、電(diàn)容（C）的特性 通过下面的公式描述： i = (V/R)e-(t/CR)

最后说下電(diàn)解電(diàn)容的使用(yòng)注意事项： 1、電(diàn)解電(diàn)容由于有(yǒu)正负极性，因此在電(diàn)路中使用(yòng)时不能(néng)颠倒联接。在電(diàn)源電(diàn)路中，输出正電(diàn)压时電(diàn)解電(diàn)容的正极接電(diàn)源输出端，负极接地，输出负電(diàn)压时则负极接输出端，正极接地．当電(diàn)源 電(diàn)路中的滤波電(diàn)容极性接反时，因電(diàn)容的滤波作用(yòng)大大降低，一方面引起電(diàn)源输出電(diàn)压波动，另一 方面又(yòu)因反向通電(diàn)使此时相当于一个電(diàn)阻的電(diàn)解電(diàn)容发热．当反向電(diàn)压超过某值时，電(diàn)容的反向漏 電(diàn)電(diàn)阻将变得很(hěn)小(xiǎo)，这样通電(diàn)工作不久，即可(kě)使電(diàn)容因过热而炸裂损坏．
关于滤波電(diàn)容、去耦電(diàn)容、旁路電(diàn)容作用(yòng)

滤波電(diàn)容用(yòng)在電(diàn)源整流電(diàn)路中，用(yòng)来滤除交流成分(fēn)。使输出的直流更平滑。 去耦電(diàn)容用(yòng)在放大電(diàn)路中不需要交流的地方，用(yòng)来消除自激，使放大器稳定工作。 旁路電(diàn)容用(yòng)在有(yǒu)電(diàn)阻连接时，接在電(diàn)阻两端使交流信号顺利通过。

1.关于去耦電(diàn)容蓄能(néng)作用(yòng)的理(lǐ)解

1）去耦電(diàn)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電(diàn)磁辐射。 而实际上，芯片附近的電(diàn)容还有(yǒu)蓄能(néng)的作用(yòng)，这是第二位的。

你可(kě)以把总電(diàn)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，那样距离太遠(yuǎn)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(yòng)。

如果微观来看，高频器件在工作的时候，其電(diàn)流是不连续的，而且频率很(hěn)高， 而器件 VCC 到总電(diàn)源有(yǒu)一段距离，即便距离不長(cháng)，在频率很(hěn)高的情况下， 阻抗 Z＝i*wL+R，線(xiàn)路的電(diàn)感影响也会非常大， 会导致器件在需要電(diàn)流的时候，不能(néng)被及时供给。 而去耦電(diàn)容可(kě)以弥补此不足。

这也是為(wèi)什么很(hěn)多(duō)電(diàn)路板在高频器件 VCC 管脚处放置小(xiǎo)電(diàn)容的原因之一

（在 vcc 引脚上通常并联一个去藕電(diàn)容，这样交流分(fēn)量就从这个電(diàn)容接地。）

2）有(yǒu)源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着電(diàn)源線(xiàn)传播。去耦電(diàn)容的主要功能(néng)就是提供一个局部的直流電(diàn)源给有(yǒu)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.旁路電(diàn)容和去耦電(diàn)容的區(qū)别

去耦：去除在器件切换时从高频器件进入到配電(diàn)网络中的 RF 能(néng)量。去耦電(diàn)容还可(kě)以為(wèi)器件提 供局部化的 DC 電(diàn)压源，它在减少跨板浪涌電(diàn)流方面特别有(yǒu)用(yòng)。

旁路：从元件或電(diàn)缆中转移出不想要的共模 RF 能(néng)量。这主要是通过产生 AC 旁路消除无意的 能(néng)量进入敏感的部分(fēn)，另外还可(kě)以提供基带滤波功能(néng)（带宽受限）。