详解电容的作用和用途是什么（详解电容的作用和用途）

电容是电路设计中最常见、最常用的器件，是无源元件之一。简单来说，有源器件称为有源器件，不需要能源(电)源的器件称为无源器件。

一般电容有很多功能和用途，比如：旁路、去耦、滤波、储能；完成振荡、同步和时间常数功能.

这里详细分析如下：

DC隔离：功能是阻止DC通过，允许交流电通过。

旁路(去耦):为交流电路中的一些并联元件提供低阻抗路径。

旁路电容：旁路电容又称去耦电容，是一种储能器件，为一个器件提供能量。它利用了电容器的频率阻抗特性。理想电容的频率特性随着频率的增加而减小，就像一个池塘，可以使输出电压均匀，减少负载电压的波动。旁路电容应尽可能靠近负载器件的电源引脚和接地引脚，这是阻抗要求。

画PCB时要特别注意，只有PCB靠近某个元件，才能抑制过电压或其他输入信号引起的地电位上升和噪声。说白了，DC电源中的交流分量是通过一个电容耦合到电源地的，这个电容起到了净化DC电源的作用。如图C1所示，旁路电容应尽可能靠近IC1。

图C1

去耦电容：去耦电容用于滤除输出信号的干扰。去耦电容相当于一个电池，这样放大后的信号就不会受到电流突变的干扰。其容量取决于信号频率和纹波抑制程度。去耦电容充当电池以适应驱动电路电流的变化并避免相互耦合干扰。

旁路电容实际上是去耦的，但旁路电容一般指的是高频旁路，也就是为高频开关噪声提供一个低阻抗的放电方式。一般高频旁路电容比较小，一般要0.1F，0.01F等。根据共振频率。但去耦电容的容量一般较大，可能为10F以上，具体取决于电路中的分布参数和驱动电流的变化。如图C3所示，去耦电容

图C3

它们的区别：旁路以输入信号的干扰为滤波对象，去耦以输出信号的干扰为滤波对象，防止干扰信号返回电源。

耦合：作为两个电路之间的连接，它允许交流信号通过并传输到下一个电路。

采用电容作为耦合元件，将前一级的信号传输到后一级，并切断前一级的直流电对后一级的影响，电路调试简单，性能稳定。

交流信号放大如果不加电容，不会改变，但是各级工作点需要重新设计。由于前后阶段的影响，工作点的调试非常困难，多阶段几乎不可能实现。

滤波：这个对电路来说很重要，CPU后面的电容基本上起这个作用。

也就是说，频率f越大，电容器的阻抗z越小。低频时，由于电容C的阻抗Z比较大，有用信号可以顺利通过；在高频时，由于阻抗Z，电容C已经非常小，这相当于将高频噪声短路到GND。

滤波功能：理想电容。电容越大，阻抗越小，通过频率越高。

电解电容一般在1uF以上，其中电感成分很大，所以频率高的时候阻抗会很大。我们经常看到，有时候会有一个大电解电容和一个小电容并联在一起。其实大电容通低频，小电容通高频，这样高低频都可以充分滤除。

电容器的频率越高，衰减越大。电容器就像一个池塘，几滴水不足以引起

所以正负温度系数的电容并联，进行温度互补。

随着工作温度的升高，Cl的容量增大，而C2的容量减小。两个并联电容器的总容量是两个电容器容量的总和。因为一个电容在增加，另一个在减少，所以总容量基本不变。

同样，当温度降低时，一个电容的容量在减小，而另一个电容在增大，总容量基本不变，稳定了振荡频率，达到了温度补偿的目的。时序：电容和电阻一起用来决定电路的时间常数。

当输入信号从低跳到高时，它被输入到缓冲器1之后的RC电路。

电容的特性使得B点的信号不会随输入信号立即跳变，而是有一个逐渐增大的过程。

当它变大到一定程度时，缓冲器2翻转，在输出端获得从低到高的延迟转换。

时间常数：以常见的RC系列集成电路为例。当输入信号电压施加到输入端时，电容器上的电压逐渐上升。

然而，它的充电电流随着电压的增加而减小。电阻器R和电容器C串联连接到输入信号VI，并且电容器C输出信号V0。当RC ()的值和输入方波的宽度tW满足：TW，这个电路叫做积分电路。

调谐：与频率相关的电路的系统调谐，如移动电话、收音机和电视机。

变容二极管的调谐电路由于lc调谐振荡器电路的谐振频率是lc的函数，我们发现振荡器电路的最大和最小谐振频率之比随电容比的平方根而变化。

这里，电容比是指具有最小反向偏置电压的电容与具有最大反向偏置电压的电容之比。所以电路的调谐特性曲线(偏置-谐振频率)基本上是一条抛物线。

整流：在预定时间接通或关断半封闭导体开关元件。

储能：储存电能，以备需要时释放。比如相机闪光灯，加热设备等。

一般电解电容都有储能的功能。对于具有特殊储能功能的电容器，电容器储能的机理是双电层电容器和点融。

其主要形式是超级电容器储能，其中超级电容器是利用双电层原理的电容器。

当向超级电容器的两个极板施加外加电压时，与普通电容器一样，极板的正极存储正电荷，负极存储负电荷。

在超级电容器的两块极板上的电荷产生的电场的作用下，在电解液和电极的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内部电场。

这种正电荷和负电荷排列在两个不同相之间的界面上的相反位置，在正负电荷之间有非常短的间隙。这个电荷分布层叫做双电层，所以电容很大。

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审计唐子红

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