電容的作用和分類
由非形態(tài)電容形成的一種分布參數(shù)。一般是指在印制板或其他形態(tài)的電路形式，
螺栓電容在線與線之間、印制板的上下層之間形成的電容。這種電容的容量很小，但可能對(duì)電路形成一定的影響。在對(duì)印制板進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)一定要充分考慮這種影響，尤其是在工作頻率很高的時(shí)候。也成為寄生電容，制造時(shí)一定會(huì)產(chǎn)生，只是大小的問(wèn)題。布高速PCB時(shí)，過(guò)孔可以減少板層電容，但會(huì)增加電感。分布電感是指在頻率提高時(shí)，因?qū)w自感而造成的阻抗增加.電容器選用及使用注意事項(xiàng)
1，一般在低頻耦合或旁路，電氣特性要求較低時(shí)，可選用紙介、滌綸電容器；在高頻高壓電路中，應(yīng)選用云母電容器或瓷介電容器；在電源濾波和退耦電路中，可選用電解電容器。2，在振蕩電路、延時(shí)電路、音調(diào)電路中，
螺栓電容電容器容量應(yīng)盡可能與計(jì)算值一致。在各種濾波及網(wǎng)（選頻網(wǎng)絡(luò)），電容器容量要求精確；在退耦電路、低頻耦合電路中，對(duì)同兩級(jí)精度的要求不太嚴(yán)格。3，電容器額定電壓應(yīng)高于實(shí)際工作電壓，并要有足夠的余地，一般選用耐壓值為實(shí)際工作電壓兩倍以上的電容器。 4，優(yōu)先選用絕緣電阻高，損耗小的電容器，還要注意使用環(huán)境。電容的作用濾波作用
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(duì)比較穩(wěn)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(fù)載變化而產(chǎn)生變化，所以在電源的輸出端及負(fù)載的電源輸入端一般接有數(shù)十至數(shù)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(duì)高頻及脈沖干擾信號(hào)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。耦合作用
在低頻信號(hào)的傳遞與放大過(guò)程中，為防止前后兩級(jí)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響，常采用電容藕合．為了防止信號(hào)中韻低頻分量損失過(guò)大，一般總采用容量較大的電解電容。電容的重要性洶涌的河水流入到湖泊中,再讓它流出來(lái),那就顯得平靜而柔和了.電容就應(yīng)該是充當(dāng)了湖泊的作用吧.讓電流更純凈沒(méi)有雜波.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(dāng)然還有整流、振蕩以及其它的作用。另外電容的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，主要由兩塊正負(fù)電極和夾在中間的絕緣介質(zhì)組成，所以電容類型主要是由電極和絕緣介質(zhì)決定的。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主板、插卡、電源的電路中，應(yīng)用了電解電容、紙介電容和瓷介電容等幾類電容，并以電解電容為主。紙介電容是由兩層正負(fù)錫箔電極和一層夾在錫箔中間的絕緣蠟紙組成，并拆疊成扁體長(zhǎng)方形。額定電壓一般在63V～250V之間，容量較小，基本上是pF(皮法)數(shù)量級(jí)。現(xiàn)代紙介電容由于采用了硬塑外殼和樹(shù)脂密封包裝，不易老化，又因?yàn)樗鼈兓竟ぷ髟诘蛪簠^(qū)，且耐壓值相對(duì)較高，所以損壞的可能性較小。萬(wàn)一遭到電損壞，一般癥狀為電容外表發(fā)熱。瓷介電容是在一塊瓷片的兩邊涂上金屬電極而成，普遍為扁圓形。其電容量較小，都在pμF(皮微法)數(shù)量級(jí)。又因?yàn)榻^緣介質(zhì)是較厚瓷片，所以額定電壓一般在1～3kV左右，很難會(huì)被電損壞，一般只會(huì)出現(xiàn)機(jī)械破損。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用極少，每個(gè)電路板中分別只有2～4枚左右。電解電容的結(jié)構(gòu)與紙介電容相似，不同的是作為電極的兩種金屬箔不同(所以在電解電容上有正負(fù)極之分，且一般只標(biāo)明負(fù)極)，兩電極金屬箔與紙介質(zhì)卷成圓柱形后，裝在盛有電解液的圓形鋁桶中封閉起來(lái)。因此，如若電容器漏電，就容易引起電解液發(fā)熱，從而出現(xiàn)外殼鼓起或爆裂現(xiàn)象。體積大而容量大，在電容器上所標(biāo)明的參數(shù)一般有電容量(單位:微法)、額定電壓(單位:伏特)，以及最高工作溫度(單位:℃)。其中，耐壓值一般在幾伏特～幾百伏特之間，容量一般在幾微法～幾千微法之間，最高工作溫度一般為85℃～105℃。指明電解電容的最高工作溫度，就是針對(duì)其電解液受熱后易膨脹這一特點(diǎn)的。所以，電解電容出現(xiàn)外殼鼓起或爆裂，并非只有漏電才出現(xiàn)，工作環(huán)境溫度過(guò)高同樣也會(huì)出現(xiàn)。1.電容器主要用于交流電路及脈沖電路中，在直流電路中電容器一般起隔斷直流的作用。2.電容既不產(chǎn)生也不消耗能量，是儲(chǔ)能元件。3.電容器在電力系統(tǒng)中是提高功率因數(shù)的重要器件；在電子電路中是獲得振蕩、濾波、相移、旁路、耦合等作用的主要元件。4.因?yàn)樵诠I(yè)上使用的負(fù)載主要是電動(dòng)機(jī)感性負(fù)載,所以要并電容這容性負(fù)載才能使電網(wǎng)平衡。相位補(bǔ)償，電感相位超前，電容相位滯后。5.在接地線上,為什么有的也要通過(guò)電容后再接地咧?答：在直流電路中是抗干擾，把干擾脈沖通過(guò)電容接地（在這次要作用是隔直——電路中的電位關(guān)系）；交流電路中也有這樣通過(guò)電容接地的，一般容量較小，也是抗干擾和電位隔離作用。電容補(bǔ)嘗功率因數(shù)
答：因?yàn)樵陔娙萆辖㈦妷菏紫刃枰袀€(gè)充電過(guò)程，
螺栓電容隨著充電過(guò)程，電容上的電壓逐步提高，這樣就會(huì)先有電流，后建立電壓的過(guò)程，純電容電路電流超前電壓90度（電容電流回路中無(wú)電阻和電感元件時(shí)，叫純電容電路）。電動(dòng)機(jī)、變壓器等有線圈的電感電路，因通過(guò)電感的電流不能突變的原因，它與電容正好相反，需要先在線圈兩端建立電壓，后才有電流（電感電流回路中無(wú)電阻和電容時(shí)，叫純電感電路），純電感電路的電流滯后電壓90度。由于功率是電壓乘以電流，當(dāng)電壓與電流不同時(shí)產(chǎn)生時(shí)（如：當(dāng)電容器上的電壓最大時(shí)，電已充滿，電流為0；電感上先有電壓時(shí)，電感電流也為0），這樣，得到的乘積（功率）也為0！這就是無(wú)功。那么，電容的電壓與電流之間的關(guān)系正好與電感的電壓與電流的關(guān)系相反，就用電容來(lái)補(bǔ)償電感產(chǎn)生的無(wú)功，這就是無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑?。什么是耦?br />
耦合指信號(hào)由第一級(jí)向第二級(jí)傳遞的過(guò)程，一般不加注明時(shí)往往是指交流耦合。退耦是指對(duì)電源采取進(jìn)一步的濾波措施，去除兩級(jí)間信號(hào)通過(guò)電源互相干擾的影響。耦合常數(shù)是指耦合電容值與第二級(jí)輸入阻抗值乘積對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)。耦合小知識(shí)：1 ，耦合，有聯(lián)系的意思。 2 ，耦合元件，尤其是指使輸入輸出產(chǎn)生聯(lián)系的元件。 3 ，去耦合元件，指消除信號(hào)聯(lián)系的元件。 4 ，去耦合電容簡(jiǎn)稱去耦電容。 5 ，例如，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(hào)產(chǎn)生壓降反饋到輸入端形成了輸入輸出信號(hào)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(dāng)容量的電容器對(duì)交流信號(hào)較小的阻抗（這需要計(jì)算）這樣就減小了電阻產(chǎn)生的耦合效應(yīng)，故稱此電容為去耦電容。退耦有三個(gè)目的
1. 將電源中的高頻紋波去除，將多級(jí)放大器的高頻信號(hào)通過(guò)電源相互串?dāng)_的通路切斷； 2. 大信號(hào)工作時(shí)，電路對(duì)電源需求加大，引起電源波動(dòng)，通過(guò)退耦降低大信號(hào)時(shí)電源波動(dòng)對(duì)輸入級(jí) / 高電壓增益級(jí)的影響； 3. 形成懸浮地或是懸浮電源，在復(fù)雜的系統(tǒng)中完成各部分地線或是電源的協(xié)調(diào)匹配。有源器件在開(kāi)關(guān)時(shí)產(chǎn)生的高頻開(kāi)關(guān)噪聲將沿著電源線傳播。去耦電容的主要功能就是提供一個(gè)局部的直流電源給有源器件，以減少開(kāi)關(guān)噪聲在板上的傳播和將噪聲引導(dǎo)到地關(guān)于濾波電容、去耦電容、旁路電容作用
濾波電容用在電源整流電路中，用來(lái)濾除交流成分。使輸出的直流更平滑。
去耦電容用在放大電路中不需要交流的地方，用來(lái)消除自激，使放大器穩(wěn)定工作。
旁路電容用在有電阻連接時(shí)，接在電阻兩端使交流信號(hào)順利通過(guò)。關(guān)于去耦電容蓄能作用的理解
1）去耦電容主要是去除高頻如RF信號(hào)的干擾，干擾的進(jìn)入方式是通過(guò)電磁輻射。 而實(shí)際上，芯片附近的電容還有蓄能的作用，這是第二位的。 你可以把總電源看作密云水庫(kù)，我們大樓內(nèi)的家家戶戶都需要供水，這時(shí)候，水不是直接來(lái)自于水庫(kù)，那樣距離太遠(yuǎn)了，等水過(guò)來(lái)，我們已經(jīng)渴的不行了。實(shí)際水是來(lái)自于大樓頂上的水塔,水塔其實(shí)是一個(gè)buffer的作用。如果微觀來(lái)看，高頻器件在工作的時(shí)候，其電流是不連續(xù)的，而且頻率很高，
而器件VCC到總電源有一段距離，即便距離不長(zhǎng)，在頻率很高的情況下，
阻抗Z＝i*wL+R，線路的電感影響也會(huì)非常大，
會(huì)導(dǎo)致器件在需要電流的時(shí)候，不能被及時(shí)供給。
而去耦電容可以彌補(bǔ)此不足。
這也是為什么很多電路板在高頻器件VCC管腳處放置小電容的原因之一
（在vcc引腳上通常并聯(lián)一個(gè)去藕電容，這樣交流分量就從這個(gè)電容接地。）
2）有源器件在開(kāi)關(guān)時(shí)產(chǎn)生的高頻開(kāi)關(guān)噪聲將沿著電源線傳播。去耦電容的主要功能就是提供
一個(gè)局部的直流電源給有源器件，以減少開(kāi)關(guān)噪聲在板上的傳播和將噪聲引導(dǎo)到地
在LED驅(qū)動(dòng)器中，電容 (符號(hào)為 C)的主要作用是儲(chǔ)能。有慢儲(chǔ)能電容和快儲(chǔ)能電容兩種類型。
當(dāng) L助驅(qū)動(dòng)由低頻交流電源供電時(shí)，在橋式整流器的直流側(cè)應(yīng)接一個(gè)慢速儲(chǔ)能電容。這個(gè)儲(chǔ)能的目的是，在交流電壓處于兩個(gè)峰值間時(shí) (為電源周期的兩倍)，為 LED驅(qū)動(dòng)器提供能量。盡管在飛機(jī)中常使用400Hz的頻率，但交流電源的頻率一般為 50~6OHz，因此電容應(yīng)有足夠的儲(chǔ)能且至少能維持l0ms。
對(duì)于慢儲(chǔ)能電容，儲(chǔ)能密度較高時(shí)一般選用鋁電解電容 (相對(duì)于其他電解電容，儲(chǔ)能相同的鋁電解電容體積更小)。鋁電解電容用包含濕電介質(zhì)材料的鋁箔制作而成，因此不能長(zhǎng)時(shí)間用于高溫場(chǎng)合，否則電介質(zhì)會(huì)變干而使電容失效。
快儲(chǔ)能電容在開(kāi)關(guān)頻率為 50~5OOkHz的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路中應(yīng)用非常廣泛。它的能量存儲(chǔ)時(shí)間很短，大約為幾微秒。此類電容的主要特點(diǎn)是充放電迅速，這就是說(shuō)，這種電容的自感比較小(高自諧振頻率)。由于貼片元器件沒(méi)有引線電感，所以它的自感相對(duì)較低。通常選用陶瓷電容或塑料膜電容作為快儲(chǔ)能電容。
電容由兩個(gè)獨(dú)立的且中間為絕緣體 (稱為電介質(zhì))的導(dǎo)電表面 (稱為電極)組成。金屬面由摻有絕緣材料的很薄的金屬薄膜構(gòu)成。電介質(zhì)可以是陶瓷、云母和塑膠薄膜的等。電容的類型經(jīng)常由電介質(zhì)的類型來(lái)區(qū)分，所以有錯(cuò)電解電容、陶瓷電容和塑料薄膜電容等。
陶瓷和云母電容一般使用平板介質(zhì)薄板，結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，中間是絕緣層，兩邊分別有一個(gè)導(dǎo)電層。云母電容很少會(huì)用到，但是陶瓷電容極為普遍。容值較高的電容一般都有幾個(gè)絕緣層，絕緣層間為金屬膜。金屬薄膜層交錯(cuò)地粘合到A面、B面、A面、B面。
塑料膜電容，比如聚酯電容、聚丙烯電容、聚碳酸酯電容等，有兩個(gè)鍍了金屬的塑料膜層。其中有一種在結(jié)構(gòu)上與陶瓷電容相同，都是金屬膜層結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)常見(jiàn)于表面貼裝聚酯電容器。
塑料薄膜電容還可以采用另一種壓膜結(jié)構(gòu)。兩個(gè)鍍金屬層上下放置然后滾壓，兩個(gè)導(dǎo)體卷在一起，中間是絕緣層。薄膜層相互間有偏移，所以一側(cè)的A面導(dǎo)體突出，另一側(cè)的B面導(dǎo)體突出 (這種技術(shù)有時(shí)稱為箔片延伸)。這樣引線與合成圓柱體端子的連接相對(duì)比較容易。螺旋結(jié)構(gòu)在電容體周圍形成了一個(gè)金屬膜，金屬膜可以接地或者接到電路的地端以減小外電場(chǎng)的干擾。外層箔片連接是某些薄膜電容的特征。
電容的工作特性并不是理想的。電容由兩個(gè)被中間絕緣體隔離的導(dǎo)電層構(gòu)成。任何電容都有一定的串聯(lián)電感，這是由導(dǎo)電板和與之相連的引線產(chǎn)生的。當(dāng)頻率接近或高于自諧振頻率時(shí)，這個(gè)自感就是一個(gè)問(wèn)題。導(dǎo)體和絕緣層電介質(zhì)使電容也包含串聯(lián)電阻，稱為等效串聯(lián)電阻(ESR)，ESR會(huì)產(chǎn)生損耗。
通常，在鋁電解電容和鉭電解電容中，ESR 和自感的存在會(huì)帶來(lái)更多問(wèn)題。這種類型的電容經(jīng)常用于電源的去耦。數(shù)字電路設(shè)計(jì)者很早以前就開(kāi)始將 lOnF的陶瓷電容接在對(duì)電源進(jìn)
行去耦的鉭電容兩端。因?yàn)楦呷葜档你g電容可以吸收低頻瞬時(shí)電流，而陶瓷電容能吸收高頻瞬時(shí)電流。
耗散因數(shù) (DF)和損耗因數(shù)用來(lái)描述ESR的影響程度。DF的值可以用下面的公式算得
耗散因數(shù)=DF=
是電容在某一特定頻率下的電抗。耗散因數(shù)是電抗向量 XC 和阻抗向量 (XC+ESR)夾角的正切值，ESR向量與阻抗向量垂直。
對(duì)于電容器，最顯著的問(wèn)題是自諧振。自諧振是由于器件本身的結(jié)構(gòu)引起的：引線可以看成是一個(gè)電感 (雖然很小)，因?yàn)殡娏髟陔娙莸钠迳檄h(huán)繞流動(dòng)，所以繞線式電容器也存在一定電感?？紤]不同電介質(zhì)電容的自諧振頻率，引線長(zhǎng)度均為 2.5nun (或 0.lin)時(shí)，lOnF 圓盤陶瓷電容的自諧振頻率約為 20MHz，相同容值的聚丙烯電容和聚碳酸酯電容的自諧振頻率也約為20MHz。
通過(guò)計(jì)算器件引線的電感值，可以粗略得出它的自諧振頻率。例如，直徑為 0.5mm、長(zhǎng)度為5 mm (每個(gè)引線各2.5 mm)的引線在自由空間中的電感值約為 2.94nH。當(dāng)與一個(gè)lnF的電容相連時(shí)，可以推算出自諧振頻率約為 93 MHz。用 lOnF 電容替換剛才的lnF的電容，自諧振頻率將下降為29MHz。
之前，曾提到引線長(zhǎng)度為2.5mm、容值為lOnF的電容的自諧振頻率為20MHz而不是29MHz。頻率計(jì)算值和實(shí)際值之間存在誤差，這是因?yàn)槲覀儧](méi)有將偏板的電感考慮進(jìn)去。加上偏板的電感后，自諧振頻率就變小了。隨著電容值的增加，偏板的電感也會(huì)增加，因此計(jì)算值與實(shí)際值間有一定的誤差。
容值小于 lnF的小電容的自諧振頻率可以近似由公式 算出，式中L是引線的電感。
表面貼裝電容器由于它的尺寸小而得到廣泛使用。以前它們經(jīng)常用在高頻電路中，
螺栓電容因?yàn)椴恍枰紤]引線電感。電感的減小對(duì)要求脈沖上升洽和下降tfi很陡的開(kāi)關(guān)電源很有利。應(yīng)用最為廣泛的表面貼裝電容是多層陶瓷電容。它的導(dǎo)電偏板是平坦且相互交錯(cuò)的，所以電感值很小。一些常規(guī)的帶引線的陶瓷電容也是在表面貼裝電容的基礎(chǔ)上加了引線。它們通常要用環(huán)氧樹(shù)脂或其他類似材料浸泡，然后在外部標(biāo)明它的容值和電壓額定值。
陶瓷電容的溫度系數(shù)一般為 0 或負(fù)數(shù)。用NPO或COG用來(lái)表示零溫度系數(shù)的陶瓷電容(NPO=Negative Positive Zero)。其他陶瓷電容用它的溫度系數(shù)來(lái)表示。N750表示負(fù)溫度系數(shù)為-750ppm/℃的電介質(zhì)。更特殊的電介質(zhì)有 X7R和 Y5U，它們具有更高的電介質(zhì)系數(shù)，常常用來(lái)制作容值較高的電容器，用X7R和Y5U制作的電容客值范圍較寬。
除了NPO/COG電容之外，陶瓷電容還表現(xiàn)出壓電效應(yīng)。交流高壓信號(hào)會(huì)產(chǎn)生噪聲，器件的尺寸越大，噪聲也越大。在同一電路中，1206貼片電容比0805產(chǎn)生的噪聲更大。壓電效應(yīng)將導(dǎo)致電容承受電壓時(shí)，容值發(fā)生改變。
聚苯乙烯電容和聚丙烯電容具有負(fù)的溫度系數(shù)，正好與正溫度系數(shù)的鐵氧體磁心電感匹配，非常適合于LC濾波電路。但是，在容值相同的情況下，用這些電介質(zhì)制作的電客體積較大。
聚酯電容和聚碳酸酯電容十分常見(jiàn)。聚酯電容功率因數(shù)較低 (ESR高)，溫度系數(shù)低 (且為正)，性能最差。聚酯電容應(yīng)用普遍是因?yàn)樗娜葜得芏雀?，較小體積就能達(dá)到很高的容值。聚碳酸酯電容有較好的功率因數(shù)和微正的溫度系數(shù)。聚碳酸酯電容的另一個(gè)有利特性是，它具有自恢復(fù)特性，當(dāng)絕緣層由于過(guò)電壓擊穿時(shí)，電容自動(dòng)回到不導(dǎo)電狀態(tài)，而不是短路。
接在交流電源兩端的電容值一般額定為 X2級(jí)。常用的交流輸入一般是275V X2級(jí)。這種電容一般都可以用聚酯和聚碳酸酯制作得到。接在電源兩端的電容典型值是 lOOnF。這些電容用來(lái)減小 EMI以及吸收電源的瞬間浪涌。在典型應(yīng)用中，一般用一個(gè)壓敏電阻 (VDR)與電容并聯(lián)。
有時(shí)電源每相與地之間都要接250V Y2等級(jí)的電容。這些電容的電介質(zhì)一般為陶瓷、聚酯和聚碳酸酪。電容值可以在 l~47nF之間，很容易買到。在電源設(shè)計(jì)中，電容的常見(jiàn)值為 2.2nF。
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