1、关于滤波电容、去耦电容、旁路电容作用讲到了电容在减小同步开关噪声中所起的重要作用。由此可见,电源完整性设计的重点也在如何合理地选择和放置这些电容上。各种各样的电容种类繁杂,可按功能划分、按介质划分,也可按结构划分。就功能而言,常用在电路设计中的电容有旁路电容、去耦电容和滤波电容。无论电容再怎么分类,其基本原理都是利用电容对交变信号呈低阻状态。电容的阻抗 X 表示如下:X=2fC/1交变电流的频率 f 越高,电容的阻抗就越低。旁路电容起的主要作用是给交流信号提供低阻抗的通路;去耦电容的主要功能是提供一个局部的直流电源给有源器件,以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地,如图所示表明加入去耦电容
2、后电压的纹波干扰明显减小;滤波电容常用于滤波电路中。对于理想的电容器来说,不考虑寄生电感和电阻的影响,那么在电容设计上就没有任何顾虑,电容的值越大越好。但实际情况却相差很远,并不是电容越大对高速电路越有利,反而小电容才能被应用于高频。理解了这个问题,接下来详细讨论实际电容器本身的特性。滤波电容用在电源整流电路中,用来滤除交流成分。使输出的直流更平滑。 去耦电容用在放大电路中不需要交流的地方,用来消除自激,使放大器稳定工作。 旁路电容用在有电阻连接时,接在电阻两端使交流信号顺利通过。1.关于去耦电容蓄能作用的理解1)去耦电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电磁辐射。而实际
3、上,芯片附近的电容还有蓄能的作用,这是第二位的。你可以把总电源看作密云水库,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,那样距离太远了,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。如果微观来看,高频器件在工作的时候,其电流是不连续的,而且频率很高,而器件 VCC 到总电源有一段距离,即便距离不长,在频率很高的情况下,阻抗 Zi*wL+R,线路的电感影响也会非常大,会导致器件在需要电流的时候,不能被及时供给。而去耦电容可以弥补此不足。这也是为什么很多电路板在高频器件 VCC 管脚处放置小电容的原因之一(在 vcc 引脚上通常
4、并联一个去藕电容,这样交流分量就从这个电容接地。)2)有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。去耦电容的主要功能就是提供 一 个局部的直流电源给有源器件,以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地2.旁路电容和去耦电容的区别去耦:去除在器件切换时从高频器件进入到配电网络中的 RF 能量。去耦电容还可以为器件 提供局部化的 DC 电压源,它在减少跨板浪涌电流方面特别有用。 旁路:从元件或电缆中转移出不想要的共模 RF 能量。这主要是通过产生 AC 旁路消除无意的能量进入敏感的部分,另外还可以提供基带滤波功能(带宽受限)。 我们经常可以看到,在电源和地之间连接着去耦电容,它有三个方面的
5、作用:一是作为本集成电路的蓄能电容;二是滤除该器件产生的高频噪声,切断其通过供电回路进行传播的通路;三是防止电源携带的噪声对电路构成干扰。 在电子电路中,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,称呼就不一样了。对于同一个电路来说,旁路(bypass)电容是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象,把前级携带的高频杂波滤除,而去耦(decoupling)电容也称退耦电容,是把输出信号的干扰作为滤除对象。高频旁路电容一般比较小,根据谐振频率一般是 0.1u,0.01u 等,而去耦合电容一般比较大,是 10u 或者更大,依据电路中分布参数,以及驱动电流的变化大小来确定。数字电路中典型的
6、去耦电容值是 0.1F。这个电容的分布电感的典型值是 5H。0.1F 的去耦电容有 5H 的分布电感,它的并行共振频率大约在 7MHz 左右,也就是说,对于 10MHz 以下的噪声有较好的去耦效果,对 40MHz 以上的噪声几乎不起作用。1F、10F 的电容,并行共振频率在 20MHz 以上,去除高频噪声的效果要好一些。每 10 片左右集成电路要加一片充放电电容,或 1 个蓄能电容,可选 10F 左右。最好不用电解电容,电解电容是两层薄膜卷起来的,这种卷起来的结构在高频时表现为电感。要使用钽电容或聚碳酸酯电容。去耦电容的选用并不严格,可按 C=“1“/F,即 10MHz 取 0.1F,100M
7、Hz 取 0.01F。补充:电容器选用及使用注意事项:1,一般在低频耦合或旁路,电气特性要求较低时,可选用纸介、涤纶电容器;在高频高压电路中,应选用云母电容器或瓷介电容器;在电源滤波和退耦电路中,可选用电解电容器。2,在振荡电路、延时电路、音调电路中,电容器容量应尽可能与计算值一致。在各种滤波及网(选频网络),电容器容量要求精确;在退耦电路、低频耦合电路中,对同两级精度的要求不太严格。 3,电容器额定电压应高于实际工作电压,并要有足够的余地,一般选用耐压值为实际工作电压两倍以上的电容器。 4,优先选用绝缘电阻高,损耗小的电容器,还要注意使用环境。、应用于电源电路,实现旁路、去藕、滤波和储能的作
8、用,下面分类详述之:1)旁路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,旁路电容能够被充电,并向器件进行放电。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的地电位抬高和噪声。地弹是地连接处在通过大电流毛刺时的电压降。2)去藕去藕,又称解藕。从电路来说,总是可以区分为驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大,驱动电路要把电容充电、放电,才能完成信号的跳变,在上升沿比较陡峭的时候,电流比较大,这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流,由于电路中的电感,电阻(特别是芯片管脚上的电感,会产生
9、反弹),这种电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。去藕电容就是起到一个电池的作用,满足驱动电路电流的变化,避免相互间的耦合干扰。将旁路电容和去藕电容结合起来将更容易理解。旁路电容实际也是去藕合的,只是旁路电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。高频旁路电容一般比较小,根据谐振频率一般是 0.1u,0.01u 等,而去耦合电容一般比较大,是 10uF 或者更大,依据电路中分布参数,以及驱动电流的变化大小来确定。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。这应该是他们的本质区别。
10、3)滤波从理论上(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。电容的作用就是通高阻低,通高频阻低频。电容越大低频越容易通过,电容越大高频越容易通过。具体用在滤波中,大电容(1000uF)滤低频,小电容(20pF)滤高频。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。它把电压的变动转化为电流的
11、变化,频率越高,峰值电流就越大,从而缓冲了电压。滤波就是充电,放电的过程。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 40450VDC、电容值在 220150 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、应用于信号电路,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
12、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 串联构成的积分电路。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: i = (V/R)e-(t/CR)多个同规格小电容并联在一起的作用这些电容在数字电路中称作退耦电容,一般使用在 cpu、dsp 、mem
13、ory 等周围,一般是为了避免高频谐波、线路串扰等,大电容的高频性能很差。通常电容越大,其谐振频率越低。一旦超过谐振频率,电容将表现成一个电感,完全起不到滤波的作用。如果用 N 个小电容并联,由于每个小电容的谐振频率都很高,就没有这样的问题了。如果不使用这些电容的话,经常会出现内存读取错误的问题,在比较简单的无校验和纠错的系统中尤其明显.btw:小容量的陶瓷电容代替了电解电容:这种用法常见于开关电源部分,作用是高频滤波。2、多个电容并联主要是为了降低电容的等效阻抗,因为并联。3、用小容量的陶瓷电容代替了电解电容,增加了寿命。4、电解电容的寿命只有几千小时,而陶瓷电容的寿命有几十万小时。5、防止
14、趋附效应的原理是增加导线的表面积。6、多个电容只能降低线路可靠性,而不可能增加。PS:电容有内阻,多个并联可以有效降低内阻,让电流更顺畅,比较讲究的 HI-FI 功放会采用这样的做法。钽电容容量大,滤波性能好,但由于有小量的电感存在,对高频电波阻抗较大,故和陶瓷电容经常是同时使用,陶瓷电容对高频阻搞很小.电容器在不同电路中的名称和作用 电容器是一种储能元件,具有“隔直通交,阴低频通高频”的特性,人们为了认识和鉴 别不同电路中的电容器,根据其在线路中的作用而给它起了许多名称,了解这些名称和作用, 对读图是垫脚有帮助的。下面介绍一些常用名称的含义。 1、滤波电容 它并接在电路正负极之间,把电路中无
15、用的交流电流去掉,一般采用大容量电解电容器, 也有采用其他固定电容器的。 2、退耦电容 并接于电路正负极之间,可防止电路通过电源内阻形成的正反馈通路而引起的寄生振 荡。 3 、耦合电容 连接于信号源和信号处理电路或两级放大器之间,用以隔断直流电,让交流电或脉动信 号通过,使相信的放大器直流工作点互不影响。 4、旁路电容 并接在电阻两端或由某点直接跨接至共用电信为交直流信号中的交流或脉动信号设置 一条通路,避免交流成分在通过电阻时产生压降。 5、中和电容 连接于三极管基极与集电极之间,用于克服三极管极间电容而引起的自激振荡。 6、槽路电容(调谐电容) 连接于谐振电路或振荡电路线圈两端的电容。 7
16、、垫整电容 在电路在能使振荡信号的频率范围减小,而且显著提高低频端振荡频率的电容,它是与 槽路主电容串联的。 8、补偿电容 在振荡电路中,能使振荡信号的频率范围得到扩大的电容,它与主电容并联起辅助作用。 9、逆程电容 并接在行输出管集电极与发射极之间,用来产生行扫描锯齿波逆程的电容。 10、自举升压电容 利用其储能来提升电路由某的电位,使其电位值高于为该点供电的电源电压。 11、 “S”校正电容 串接于偏转线圈回路中,用于校正两边延伸失真。 12、稳频电容 在振荡电路中,用来稳定振荡频率的电容。 13、定时电容 在 RC 定时电路中与电阻 R 串联共同决定时间长短的电容。 14、降压限流电容
17、串接于交流电路中用于它对交流电的容抗进行分压限流。 15、缩短电容 这种电容是在 UHF 高频头中为了缩短振荡电感的长度而串接的电容。 16、克拉泼电容 在电容三点式振荡电路中,串接在振荡电感线圈的电容,为了水运晶体管结电容的影响, 提高频率稳定性。 17、锡拉电容 在电容三点式振荡电路中,并接在振荡电感线圈两端的电容,为了消除晶体管结电容的 影响,使其振荡频率越就越容易起振。 18、加速电容 接在振荡反馈电路中,使正反馈过程加速,提高振荡幅度。 19、预加重电容 为了防止音频调制信号在调制时可能使高频分量产生衰减或丢失,而适当提升高频分量 的 RC 网络中的电容。 20、去加重电容 对音频信
18、号中经预加提升的那部分高频分量连同噪音一起衰减掉,恢复伴音信号的本来 面貌的 RC 网络中的电容。 21、稳幅电容 在鉴频器中,用来稳定输出信号幅度。 22、消亮点电容 在显像管附属电路中,用以消除关机亮点的电容。 23、移相电容 用来改变交流电信号相位的电容。 24、反馈电容 跨接于放大器的输入与输出端用来反馈信号的电容 25、软启动电容 通常接在电源开关管基极的,防止开机时加在开关基极的浪涌电流或电压太大而损坏开 关管。 26、启动电容 串接于单相电机副绕组,为电机副绕组提供启动用的移相交流电流,电机运转正常时与 副绕组断开。 来源:输配电设备网 27、运转电容 串接于单相电机副绕组,为电
19、机副绕组提供移相交流电流,电机运转正常时与副绕组仍 串于电路中。 电容: 一、电容的分类和作用 电容(Electric capacity),由两个金属极,中间夹有绝缘材料(介质)构成。由于绝缘材料的不同,所构成的电容器的种类也有所不同。 按结构可分为:固定电容,可变电容,微调电容。 按介质材料可分为:气体介质电容,液体介质电容,无机固体介质电容,有机固体介质电容电解电容。 按极性分为:有极性电容和无极性电容。 我们最常见到的就是电解电容。 电容在电路中具有隔断直流电,通过交流电的作用,因此常用于级间耦合、滤波、去耦、旁路及信号调谐。 二、电容的单位 电阻的基本单位是:F (法) ,此外还有 F
20、(微法) 、pF (皮法) ,另外还有一个用的比较少的单位,那就是:nF(纳法) ,由于电容 F 的容量非常大,所以我们看到的一般都是F、nF、pF 的单位,而不是 F 的单位。 他们之间的具体换算如下: 1F1000000F 1F=1000nF=1000000pF 三、电容的耐压 单位:V(伏特) 每一个电容都有它的耐压值,这是电容的重要参数之一。普通无极性电容的标称耐压值有:63V、100V、160V、250V、400V 、600V 、1000V 等,有极性电容的耐压值相对要比无极性电容的耐压要低,一般的标称耐压值有:4V、6.3V、10V、16V、25V 、35V 、50V、63V、80
21、V 、100V、220V、400V 等。 四、电容的种类 电容的种类有很多,可以从原理上分为:无极性可变电容、无极性固定电容、有极性电容等,从材料上可以分为:CBB 电容(聚乙烯) ,涤纶电容、瓷片电容、云母电容、独石电容、电解电容、钽电容等。 五、特点 无感 CBB 电容 2 层聚丙乙烯塑料和 2 层金属箔交替夹杂然后捆绑而成。 无感,高频特性好,体积较小 不适合做大容量,价格比较高,耐热性能较差。 电解电容 两片铝带和两层绝缘膜相互层叠,转捆后浸泡在电解液(含酸性的合成溶液)中。容量大。 高频特性不好。 电解电容其作用是: 隔直流:作用是阻止直流通过而让交流通过。 旁路(去耦):为交流电路
22、中某些并联的元件提供低阻抗通路。 耦合:作为两个电路之间的连接,允许交流信号通过并传输到下一级电路。 滤波:将整流以后的锯齿波变为平滑的脉动波,接近于直流。 储能:储存电能,用于必须要的时候释放。 1uF/100V,0.1uF/100V,0.01uF/100V,0.0033uF/100V。以上为无感 CCB 电容。作用如下:隔直流:作用是阻止直流通过而让交流通过。 旁路(去耦):为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。 耦合:作为两个电路之间的连接,允许交流信号通过并传输到下一级电路。 滤波:将整流以后的锯齿波变为平滑的脉动波,接近于直流。电容的作用和分类 作者:mcu110 来源:51he
23、i 点击数:6077 更新时间:2007 年 08 月 05 日 通常音频电路中包括滤波、耦合、旁路、分频等电容,如何在电路中更有效地选择使用各种不同类型的电容器对音响音质的改善具有较大的影响。1.耦合电容耦合电容的容量一般在 0.1F 1F 之间,以使用云母、 丙烯、陶瓷等损耗较小的电容音质效果较好。2.前置放大器、分频器等前置放大器、音频控制器、分频器上使用的电容,其容量在 100pF 0.1F 之间,而扬声器分频 LC 网络一般采用 1F数 10F 之间容量较大的电容,目前高档分频器中采用CBB 电容居多。小容量时宜采用云母,苯乙烯电容。而 LC 网络使用的电容,容量较大,应使用金属化塑
24、料薄膜或无极性电解电容器,其中无机性电解电容如采用非蚀刻式,则更能获取极佳音质。3.滤波电容整流后由于滤波用的电容器容量较大,故必须使用电解电容。滤波电容用于功率放大器时,其值应为 10000F 以上,用于前置放大器时,容量为 1000F 左右即可。当电源滤波电路直接供给放大器工作时,其容量越大音质越好。但大容量的电容将使阻抗从 10KHz 附近开始上升。这时应采取几个稍小电容并联成大电容同时也应并联几个薄膜电容,在大电容旁以抑制高频阻抗的上升,如下图所示。图 1 滤波电路的并联电容基础知识一、电容的作用和分类电容(Electric capacity),由两个金属极,中间夹有绝缘材料(介质)构
25、成。由于绝缘材料的不同,所构成的电容器的种类也有所不同:按结构可分为:固定电容,可变电容,微调电容。按介质材料可分为:气体介质电容,液体介质电容,无机固体介质电容,有机固体介质电容电解电容。按极性分为:有极性电容和无极性电容。 我们最常见到的就是电解电容。电容在电路中具有隔断直流电,通过交流电的作用,因此常用于级间耦合、滤波、去耦、旁路及信号调谐三、电容的单位电阻的基本单位是:F(法) ,此外还有 F(微法) 、 pF(皮法) ,另外还有一个用的比较少的单位,那就是:nF() ,由于电容 F 的容量非常大,所以我们看到的一般都是F、nF、pF 的单位,而不是 F 的单位。他们之间的具体换算如下
26、:1F1000000F1F=1000nF=1000000pF二、电容的符号电容的符号同样分为国内标表示法和国际电子符号表示法,但电容符号在国内和国际表示都差不多,唯一的区别就是在有极性电容上,国内的是一个空筐下面一根横线,而国际的就是普通电容加一个“”符号代表正极。五、电容的耐压 单位:V(伏特)每一个电容都有它的耐压值,这是电容的重要参数之一。普通无极性电容的标称耐压值有:63V、100V、160V、250V、400V 、600V 、1000V 等,有极性电容的耐压值相对要比无极性电容的耐压要低,一般的标称耐压值有:4V、6.3V、10V、16V、25V 、35V 、50V、63V、80V 、100V、220V、400V 等。