基礎(chǔ)知識之電容Word版

1、 基礎(chǔ)知識之電容一：原理二：分類 -按功能 -按安裝 -按作用三：應(yīng)用 1. 2 3 4 5 6四：補充 1. 2 3 41 / 29一：原理電容器俗稱電容，電容（或電容量, Capacitance）指的是在給定電位差下的電荷儲藏量；記為C，國際單位是法拉（F）。顧名思義，電容器就是“儲存電荷的容器”。一般來說，電荷在電場中會受力而移動，當導(dǎo)體之間有了介質(zhì)，則阻礙了電荷移動而使得電荷累積在導(dǎo)體上；造成電荷的累積儲存。盡管電容器品種繁多，但它們的基本結(jié)構(gòu)和原理是相同的。兩片相距很近的金屬中間被某物質(zhì)（固體、氣體或液體）所隔開，就構(gòu)成了電容器。兩片金屬稱為的極板，中間的物質(zhì)叫做介質(zhì)。符號：二：分類

2、 -按照功能分類 1.名稱：聚酯（滌綸）電容 符號：（CL） 電容量：40p-4 額定電壓：63-630V 主要特點：小體積，大容量，耐熱耐濕，穩(wěn)定性差 應(yīng)用：對穩(wěn)定性和損耗要求不高的低頻電路 2.名稱：聚苯乙烯電容 符號：（CB） 電容量：10p-1 額定電壓：100V-30KV 主要特點：穩(wěn)定，低損耗，體積較大 應(yīng)用：對穩(wěn)定性和損耗要求較高的電路 3.名稱：聚丙烯電容 符號：（CBB） 電容量：1000p-10 額定電壓：63-2000V 主要特點：性能與聚苯相似但體積小，穩(wěn)定性略差 應(yīng)用：代替大部分聚苯或云母電容，用于要求較高的電路 4.名稱：云母電容 符號：（CY） 電容量：10p-0

3、.1 額定電壓：100V-7kV 主要特點：高穩(wěn)定性，高可靠性，溫度系數(shù)小 應(yīng)用：高頻振蕩，脈沖等要求較高的電路 5.名稱：高頻瓷介電容 符號：（CC） 電容量：1-6800p 額定電壓：63-500V 主要特點：高頻損耗小，穩(wěn)定性好 應(yīng)用：高頻電路 6.名稱：低頻瓷介電容 符號：（CT） 電容量：10p-4.7 額定電壓：50V-100V 主要特點：體積小，價廉，損耗大，穩(wěn)定性差 應(yīng)用：要求不高的低頻電路 7.名稱：玻璃釉電容 符號：（CI） 電容量：10p-0.1 額定電壓：63-400V 主要特點：穩(wěn)定性較好，損耗小，耐高溫（200度） 應(yīng)用：脈沖、耦合、旁路等電路 8.名稱：鋁電解電容

4、 符號：(CD) 電容量：0.47-10000 額定電壓：6.3-450V 主要特點：體積小，容量大，損耗大，漏電大 應(yīng)用：電源濾波，低頻耦合，去耦，旁路等 9.名稱：鉭電解電容 符號：（CA） 電容量：0.1-1000 額定電壓：6.3-125V 主要特點：損耗、漏電小于鋁電解電容 應(yīng)用：在要求高的電路中代替鋁電解電容 10.名稱：空氣介質(zhì)可變電容器 符號： 可變電容量：100-1500p 主要特點：損耗小，效率高；可根據(jù)要求制成直線式、直線波長式、直線頻率式及對數(shù)式等 應(yīng)用：電子儀器，廣播電視設(shè)備等 11.名稱：薄膜介質(zhì)可變電容器 符號： 可變電容量：15-550p 主要特點：體積小，重量

5、輕；損耗比空氣介質(zhì)的大 應(yīng)用：通訊，廣播接收機等 12.名稱：薄膜介質(zhì)微調(diào)電容器 符號： 可變電容量：1-29p 主要特點：損耗較大，體積小 應(yīng)用：收錄機，電子儀器等電路作電路補償 13.名稱：陶瓷介質(zhì)微調(diào)電容器 符號： 可變電容量：0.3-22p 主要特點：損耗較小，體積較小 應(yīng)用：精密調(diào)諧的高頻振蕩回路 14.名稱：獨石電容 容量范圍：0.5PF-1F 耐壓：二倍額定電壓。 應(yīng)用范圍：廣泛應(yīng)用于電子精密儀器。各種小型電子設(shè)備作諧振、耦合、濾波、旁路。 獨石電容的特點：電容量大、體積小、可靠性高、電容量穩(wěn)定，耐高溫耐濕性好等。 最大的缺點是溫度系數(shù)很高，做振蕩器的穩(wěn)漂讓人受不了，我們做的一個

6、555振蕩器，電容剛好在7805旁邊，開機后，用示波器看頻率，眼看著就慢慢變化，后來換成滌綸電容就好多了。 就溫漂而言：獨石為正溫糸數(shù)+130左右，CBB為負溫系數(shù)-230，用適當比例并聯(lián)使用，可使溫漂降到很小。 就價格而言：鉭、鈮電容最貴，獨石、CBB較便宜，瓷片最低，但有種高頻零溫漂黑點瓷片稍貴，云母電容Q值較高，也稍貴。 里面說獨石又叫多層瓷介電容，分兩種類型，1型性能挺好，但容量小，一般小于0。2U，另一種叫II型，容量大，但性能一般。 -按照安裝方式插件電容、貼片電容-按電路中電容的作用電容器的基本作用就是充電與放電，但由這種基本充放電作用所延伸出來的許多電路現(xiàn)象，使得電容器有著種種

7、不同的用途，例如在電動馬達中，我們用它來產(chǎn)生相移; 在照相閃光燈中，用它來產(chǎn)生高能量的瞬間放電等等; 而在電子電路中，電容器不同性質(zhì)的用途尤多，這許多不同的用途，雖然也有截然不同之處，但因其作用均來自充電與放電。下面是一些電容的作用列表： ·耦合電容：用在耦合電路中的電容稱為耦合電容，在阻容耦合放大器和其他電容耦合電路中大量使用這種電容電路，起隔直流通交流作用。 ·濾波電容：簡介一般情況下，電解電容的作用是過濾掉電流中的低頻信號，但即使是低頻信號，其頻率也分為了好幾個數(shù)量級。因此為了適合在不同頻率下使用，電解電容也分為高頻電容和低頻電容（這里的高頻是相對而言n-35g的主濾

8、波電容）。 低頻濾波電容主要用于是電濾波或變壓器整流后的濾波，其工作頻率與市電一致為50Hz；而高頻濾波電容主要工作在開關(guān)電源整流后的濾波，其工作頻率為幾千Hz到幾萬Hz。當我們將低頻濾波電容用于高頻電路時，由于低頻濾波電容高頻特性不好，它在高頻充放電時內(nèi)阻較大，等效電感較高。因此在使用中會因電解液的頻繁極化而產(chǎn)生較大的熱量。而較高的溫度將使電容內(nèi)部的電解液氣化，電容內(nèi)壓力升高，最終導(dǎo)致電容的鼓包和爆裂。選擇濾波電容在開關(guān)電源中起著非常重要的作用，如何正確選擇濾波電容，尤其是輸出濾波電容的選擇則是每個工程技術(shù)人員十分關(guān)心的問題。 50赫茲工頻電路中使用的普通電解電容器，其脈動電壓頻率僅為100

9、赫茲，充放電時間是毫秒數(shù)量級。為獲得更小的脈動系數(shù)，所需的電容量高達數(shù)十萬微法，因此普通低頻鋁電解電容器的目標是以提高電容量為主，電容器的電容量、損耗角正切值以及漏電流是鑒別其優(yōu)劣的主要參數(shù)。而開關(guān)電源中的輸出濾波電解電容器，其鋸齒波電壓頻率高達數(shù)萬赫茲，甚至是數(shù)十兆赫茲。這時電容量并不是其主要指標，衡量高頻鋁電解電容優(yōu)劣的標準是“阻抗- 頻率”特性。要求在開關(guān)電源的工作頻率內(nèi)要有較低的等效阻抗，同時對于半導(dǎo)體器件工作時產(chǎn)生的高頻尖峰信號具有良好的濾波作用。 普通的低頻電解電容器在萬赫茲左右便開始呈現(xiàn)感性，無法滿足開關(guān)電源的使用要求。而開關(guān)電源專用的高頻鋁電解電容器有四個端子，正極鋁片的兩端分

10、別引出作為電容器的正極，負極鋁片的兩端也分別引出作為負極。電流從四端電容的一個正端流入，經(jīng)過電容內(nèi)部，再從另一個正端流向負載；從負載返回的電流也從電容的一個負端流入，再從另一個負端流向電源負端。 在電源設(shè)計中,濾波電容的選取原則是： C2.5T/R 其中：C為濾波電容，單位為UF； T為頻率，單位為Hz R為負載電阻，單位為 當然，這只是一般的選用原則，在實際的應(yīng)用中，如條件(空間和成本)允許，都選取C5T/R。 由于四端電容具有良好的高頻特性，為減小電壓的脈動分量以及抑制開關(guān)尖峰噪聲提供了極為有利的手段。高頻鋁電解電容器還有多芯的形式，即將鋁箔分成較短的若干段，用多引出片并聯(lián)連接以減小容抗中

11、的阻抗成份。并且采用低電阻率的材料作為引出端子，提高了電容器承受大電流的能力。作用濾波電容用在電源整流電路中，用來濾除交流成分。使輸出的直流更平滑。 ·去耦電容基本概況在電子電路中，去耦電容和旁路電容都是起到抗干擾的作用，電容所處的位置不同，稱呼就不一樣了。對于同一個電路來說，旁路（bypass）電容是把輸入信號中的高頻噪聲作為濾除對象，把前級攜帶的高頻雜波濾除，而去耦（decoupling）電容也稱退耦電容，是把輸出信號的干擾作為濾除對象。去耦電容用在放大電路中不需要交流的地方，用來消除自激，使放大器穩(wěn)定工作。從電路來說，總是存在驅(qū)動的源和被驅(qū)動的負載。如果負載電容比較大，驅(qū)動電路

12、要把電容充電、放電，才能完成信號的跳變，在上升沿比較陡峭的時候，電流比較大，這樣驅(qū)動的電流就會吸收很大的電源電流，由于電路中的電感，電阻（特別是芯片管腳上的電感，會產(chǎn)生反彈），這種電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作。這就是耦合。 去藕電容就是起到一個電池的作用，滿足驅(qū)動電路電流的變化，避免相互間的耦合干擾。 去耦和旁路都可以看作濾波。去耦電容相當于電池，避免由于電流的突變而使電壓下降，相當于濾紋波。具體容值可以根據(jù)電流的大小、期望的紋波大小、作用時間的大小來計算。去耦電容一般都很大，對更高頻率的噪聲，基本無效。旁路電容就是針對高頻來的，也就是利用了電容的頻率阻抗特性

13、。電容一般都可以看成一個RLC串聯(lián)模型。在某個頻率，會發(fā)生諧振，此時電容的阻抗就等于其ESR。如果看電容的頻率阻抗曲線圖，就會發(fā)現(xiàn)一般都是一個V形的曲線。具體曲線與電容的介質(zhì)有關(guān)，所以選擇旁路電容還要考慮電容的介質(zhì)，一個比較保險的方法就是多并幾個電容。相關(guān)作用去耦電容在集成電路電源和地之間的有兩個作用：一方面是本集成電路的蓄能電容，另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲。數(shù)字電路中典型的去耦電容值是0.1F。這個電容的分布電感的典型值是5H。0.1F的去耦電容有5H的分布電感，它的并行共振頻率大約在7MHz左右，也就是說，對于10MHz以下的噪聲有較好的去耦效果，對40MHz以上的噪聲幾乎不起作用。1

14、F、10F的電容，并行共振頻率在20MHz以上，去除高頻噪聲的效果要好一些。每10片左右集成電路要加一片充放電電容，或1個蓄能電容，可選10F左右。最好不用電解電容，電解電容是兩層薄膜卷起來的，這種卷起來的結(jié)構(gòu)在高頻時表現(xiàn)為電感。要使用鉭電容或聚碳酸酯電容。去耦電容的選用并不嚴格，可按C=1/F，即10MHz取0.1F，100MHz取0.01F。·高頻消振電容：用在高頻消振電路中的電容稱為高頻消振電容，在音頻負反饋放大器中，為了消振可能出現(xiàn)的高頻自激，采用這種電容電路，以消除放大器可能出現(xiàn)的高頻嘯叫。 ·諧振電容：用在LC諧振電路中的電容器稱為諧振電容，LC并聯(lián)和串聯(lián)諧振電

15、路中都需這種電容電路。 ·旁路電容：用在旁路電路中的電容器稱為旁路電容，電路中如果需要從信號中去掉某一頻段的信號，可以使用旁路電容電路，根據(jù)所去掉信號頻率不同，有全頻域（所有交流信號）旁路電容電路和高頻旁路電容電路。 ·中和電容：用在中和電路中的電容器稱為中和電容。在收音機高頻和中頻放大器，電視機高頻放大器中，采用這種中和電容電路，以消除自激。 ·定時電容：用在定時電路中的電容器稱為定時電容。在需要通過電容充電、放電進行時間控制的電路中使用定時電容電路，電容起控制時間常數(shù)大小的作用。 ·積分電容：用在積分電路中的電容器稱為積分電容。在電視場掃描的同步分離

16、級電路中，采用這種積分電容電路，以從行場復(fù)合同步信號中取出場同步信號。 ·微分電容：用在微分電路中的電容器稱為微分電容。在觸發(fā)器電路中為了得到尖頂觸發(fā)信號，采用這種微分電容電路，以從各類（主要是矩形脈沖）信號中得到尖頂脈沖觸發(fā)信號。 ·補償電容：用在補償電路中的電容器稱為補償電容，在卡座的低音補償電路中，使用這種低頻補償電容電路，以提升放音信號中的低頻信號，此外，還有高頻補償電容電路。 三：應(yīng)用·自舉電容：用在自舉電路中的電容器稱為自舉電容，常用的OTL功率放大器輸出級電路采用這種自舉電容電路，以通過正反饋的方式少量提升信號的正半周幅度。 ·分頻電容：在

17、分頻電路中的電容器稱為分頻電容，在音箱的揚聲器分頻電路中，使用分頻電容電路，以使高頻揚聲器工作在高頻段，中頻揚聲器工作在中頻段，低頻揚聲器工作在低頻段。 ·負載電容：是指與石英晶體諧振器一起決定負載諧振頻率約有效外界電容。負載電容常用的標準值有16pF、2OpF、3OpF、5OpF和1OOpF。負載電容可以根據(jù)具體情況作適當?shù)恼{(diào)整，通過調(diào)整一般可以將諧振器的工作頻率調(diào)到標稱值。三：應(yīng)用很多電子產(chǎn)品中，電容器都是必不可少的電子元器件，它在電子設(shè)備中充當整流器的平滑濾波、電源和退耦、交流信號的旁路、交直流電路的交流耦合等。由于電容器的類型和結(jié)構(gòu)種類比較多，因此，使用者不僅需要了解各類電容

18、器的性能指標和一般特性，而且還必須了解在給定用途下各種元件的優(yōu)缺點、機械或環(huán)境的限制條件等。下文介紹電容器的主要參數(shù)及應(yīng)用，可供讀者選擇電容器種類時用。 1. 標稱電容量(CR)：電容器產(chǎn)品標出的電容量值。 云母和陶瓷介質(zhì)電容器的電容量較低(大約在5000pF以下)；紙、塑料和一些陶瓷介質(zhì)形式的電容量居中(大約在0005F10F)；通常電解電容器的容量較大。這是一個粗略的分類法。 2、類別溫度范圍：電容器設(shè)計所確定的能連續(xù)工作的環(huán)境溫度范圍，該范圍取決于它相應(yīng)類別的溫度極限值，如上限類別溫度、下限類別溫度、額定溫度(可以連續(xù)施加額定電壓的最高環(huán)境溫度)等。 3、額定電壓(UR)：在下限類別溫度

19、和額定溫度之間的任一溫度下，可以連續(xù)施加在電容器上的最大直流電壓或最大交流電壓的有效值或脈沖電壓的峰值。 電容器應(yīng)用在高壓場合時，必須注意電暈的影響。電暈是由于在介質(zhì)/電極層之間存在空隙而產(chǎn)生的，它除了可以產(chǎn)生損壞設(shè)備的寄生信號外，還會導(dǎo)致電容器介質(zhì)擊穿。在交流或脈動條件下，電暈特別容易發(fā)生。對于所有的電容器，在使用中應(yīng)保證直流電壓與交流峰值電壓之和不的超過直流電壓額定值。 4、損耗角正切(tan)：在規(guī)定頻率的正弦電壓下，電容器的損耗功率除以電容器的無功功率。 這里需要解釋一下，在實際應(yīng)用中，電容器并不是一個純電容，其內(nèi)部還有等效電阻，它的簡化等效電路如下圖所示。圖中C為電容器的實際電容量，

20、Rs是電容器的串聯(lián)等效電阻，Rp是介質(zhì)的絕緣電阻，Ro是介質(zhì)的吸收等效電阻。對于電子設(shè)備來說，要求Rs愈小愈好，也就是說要求損耗功率小，其與電容的功率的夾角要小。 這個關(guān)系用下式來表達： tan=Rs/Xc=2f×c×Rs 因此，在應(yīng)用當中應(yīng)注意選擇這個參數(shù)，避免自身發(fā)熱過大，以減少設(shè)備的失效性。 5、電容器的溫度特性：通常是以20基準溫度的電容量與有關(guān)溫度的電容量的百分比表示。 6.電容器是最簡單的電池，而且有充電快，容量大，等優(yōu)點。四：補充1、電容在電路中一般用“C”加數(shù)字表示（如C13表示編號為13的電容）。電容是由兩片金屬膜緊靠，中間用絕緣材料隔開而組成的元件。電容的特性主要是隔直流通交流。 電容容量的大小就是表示能貯存電能的大小，電容對交流信號的阻礙作用稱為容抗，它與交流信號的頻率和電容量有關(guān)。 容抗XC=1/2f c (f表示交流信號的頻率，C表示電容容量)電話機中常用電容的種類有電解電容、瓷片電容、貼片電容、獨石電容、鉭電容和滌綸電容等。 2、識別方法：電容的識別方法與電阻的識別方法基本相同，分直標法、色標法和數(shù)標法3種。電容的基本單位用法拉（F）表示，其它單位還有：毫法（mF）、微法（F）/mju:/、納法（nF）、皮法（pF）。其中：1法拉=1000毫法（mF），1毫法=1000微法（F），1微法=1000