电容在电路中的作用

应用电子电路

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描述

一. 电容作用:电容在模拟信号电路中也同样存在阻力,这种阻力叫做容抗(Xc),值的大小Xc=1/(2πfc),它的大小跟电容值和频率成反比,用在模拟电路中,主要耦合信号,平滑电平,微分. 积分. 移相.启动等,用在直流供电电路中主要是滤波. 旁路. 储能. 振荡等。

二. 电容的谐振频率(FR)和容抗(Zc):当线路中的频率很高时,电容不仅是电容性质,还存在等效串联电感(ESL)和等效串联电阻(ESR)。

模拟信号

谐振频率和容抗计算公式

电容工作在谐振频率以上呈感性,在谐振频率以下呈容性,在谐振频率时容抗最低,所以在设计时就要针对电路性质选择谐振频率与电路相近的电容,在一些频率变化大的电路中,通常选择谐振频率低的大电容和谐振频率高的小电容混合使用。

三. 电容在耦合电路中作用:

模拟信号

电容耦合电路

电路中C1是输入耦合,C2是输出耦合,耦合电容的大小及谐振频率根据电路的信号频率来选择,如高频0.001-0.1UF,音频1-22UF,当然这只是一参考值,主要根据实际调试效果来选择合适的电容值。

三. 电容在开关电源电路中的作用和选型:

模拟信号

开关电源电路

图中C1是大容量高耐压电解电容如(100UF/400V),由于这个位置工作频率低(50/60HZ),电容的作用是为了获得一个相对平滑电压,所以对电容的要求能满足耐压.

温度和容量足够大就可以了,而图中C52.

C54就要求更严格了,由于开关电源(也包括DC/DC电源)大多工作频率在100KHZ-500KHZ的方波或矩形波状态,其中含有大量的高次谐波(频率从几百K到数十MHZ),一般电容在这种情况下失去了吸收高次谐波的能力而呈感性,在选择时一定要考虑电容的频率特性要求低ESR和低ESL。

五. 电容在RC无源滤波电路中的应用:

模拟信号

RC滤波电路

在低通滤波电路中的作用是将高频滤掉让低频信号加在负载端,根据容抗Xc=1/(2πfc),频率越高阻值越小将高频信号滤掉。 而在高通滤波电路中电容相当高频耦合电容,频率越高阻值越小。 不让低频信号通过让高频信号加在负载端。

六. 电容在RC串联滤波电路的应用:

模拟信号

RC串联电路

在RC串联电路中总阻抗Z=R+Xc(=1/(2πfc),Z(总阻抗)的大小跟频率和电容值有关,在高频RC电路中有一个转折频率F0=1/(2πRC),当信号频率大于转折频率时,容抗值就基本为0了,电路总阻抗是一个稳定值R,即Z=R,当信号频率低于转折频率时总阻抗(Z=R+Xc)是随频率变化的。

七. 电容在RC并联滤波电路的应用:

模拟信号

RC并联滤波电路

在RC并联电路中总阻抗1/Z=1/R+1/Xc,Z(总阻抗)的大小跟频率和电容值有关,在RC并联滤波电路中也有一个转折频率F0=1/(2πRC),当信号最低频率大于转折频率时,容抗值就基本为0了,电容相当短路,当信号频率远远低于转折频率时电容可以忽略,总阻抗Z=R,当信号频率从稍低于转折频率逐渐向远远低于转折频率过渡,这时的总阻抗 (1/Z=1/R+1/Xc)也是逐渐变化的。

八. 电容的并联和串联:

模拟信号

电容串联:1/C总=1/C1+1/C2+1/C....,电容并联:C总=C1+C2+C3.....

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