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電容知識進階

電容的作用

電容的計算公式:C=εS/4πkd, 實話說, 我也記不得這是幹什麼的了>_<||| , 自從高考完, 再也沒用過, 早就還給老師了。 在工作的十幾年中, 壓根用不到這些最理論化的計算。

那麼電容在硬體設計中應當怎麼用呢?前面講到了電容的基本特性就是儲能, 一個水杯, 不斷的充水放水、充電放電。 電容的一切應用都是圍繞著這個基本特性來開展的。

電阻一般不是用來分壓的, 同樣電容一般也不是用來儲能的。 純粹用來儲能的場景非常少, 這麼多年以來, 我記得只有一個場景是用來儲能的。

電感用的最多的地方:電源穩壓、去耦、濾波、去干擾、射頻調諧、最後才是儲能。

電容的在交流電下的特性

看案例之前, 要先瞭解一下電容這個“水杯”在接水放水狀態下的特點:隔絕直流, 通過交流。

↑ 電容充放電過程

電容兩端的電壓恒定之後, 電容就無法繼續充電, 也無法放電。 因此電壓恒定不變的直流電無法穿過電容。 這就是電容“隔絕直流”的作用。

如果電容兩端的電壓是變化的, 外部電壓低的時候內部對外放電, 外部電壓高的時候對內部充電, 變化的部分能夠穿過電容。 這就是電容“通過交流”的作用。

↑ 並聯電容濾波

電容並聯在信號線或電源線上的時候, 起到濾波的作用, 交流信號導入地上, 直流分量通過電容到另一側。

↑ 串聯電容隔直

電容串聯在信號線上, 起到隔直的作用。 交流分量穿過電容, 直流分量被阻擋下來。

↑ 實際電容在高頻下的等效電路

↑ 實際電容的頻率回應,

在特定頻率範圍的等效電阻最小

↑ 1pF電容的高頻頻率響應

一個理論的電容, 能夠通過所有高頻的信號。 但實際上的電容是有寄生電感的, 構成了一個LC諧振電路, 這個電路在諧振點周圍的等效電阻最小。

就是說, 電容能夠通過特定頻段範圍的交流信號,

阻斷或部分阻斷其他頻段的交流信號。 電容越大, 能夠濾除的頻段越低。

如果有個無限大的電容, 永遠充不滿電的電容, 那麼連直流(0Hz的交流)也可以完全濾除掉。

因此在使用過程中, 要根據信號的頻率, 來選擇合適的電容。 濾除低頻雜訊用大電容, 濾除高頻雜訊用小電容。

燚智慧周教授

原文來自燚智慧硬體開發網(燚,yi,熊熊大火燃燒的樣子)

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