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电容的几个常见作用

耦合
中文名称:耦合
英文名称:coupling
定义1:两个本来分开的电路之间或一个电路的两个本来相互分开的部分之间的交链。可使能量从一个电路传送到另一个电路,或由电路的一个部分传送到另一部分。
定义2:两个电路或器件的接合或连锁。分“静电耦合”、“磁耦合”、“直接耦合”、“电阻性耦合”、“光耦合”等


去耦
〖decoupling〗阻止从一电路交换或反馈能量到另一电路
防止发生不可预测的反馈,影响下一级放大器或其它电路正常工作。
例如:
使用一个共发射极接法三极管,由于Vcc有内阻,当基极输入交流信号,会在电源Vcc电流(基极集电极电流和)产生交流电流,从而影响偏置端基极。导致输出端电压不稳定。通常的解决办法是使用电容对Vcc交流接地,去出此影响。这个解决办法叫做去耦。







将混有高频电流和低频电流的交流电中的高频成分旁路掉的电容,称做“旁路电容”。
例如当混有高频和低频的信号经过放大器被放大时,要求通过某一级时只允许低频信号输入到下一级,而不需要高频信号进入,则在该级的输出端加一个适当大小的接地电容,使较高频率的信号很容易通过此电容被旁路掉(这是因为电容对高频阻抗小),而低频信号由于电容对它的阻抗较大而被输送到下一级放大
对于同一个电路来说,旁路(bypass)电容是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象,把前级携带的高频杂波滤除,而去耦(decoupling,也称退耦)电容是把输出信号的干扰作为滤除对象。

一般来说,容量为uf级的电容,象电解电容或钽电容,他的电感较大,谐振频率较小,对低频信号通过较好,而对高频信号,表现出较强的电感性,阻抗较大,同时,大电容还可以起到局部电荷池的作用,可以减少局部的干扰通过电源耦合出去;容量为0.001~0.1uf的电容,一般为陶瓷电容或云母电容,电感小,谐振频率高,对高频信号的阻抗较小,可以为高频干扰信号提供一条旁路,减少外界对该局部的耦合干扰。
旁路是把前级或电源携带的高频杂波或信号滤除;去藕是为保正输出端的稳定输出(主要是针对器件的工作)而设的“小水塘”,在其他大电流工作时保证电源的波动范围不会影响该电路的工作;补充一点就是所谓的藕合:是在前后级间传递信号而不互相影响各级静态工作点的元件
有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。去耦电容的主要功能就是提供一个局部的直流电源给有源器件,以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地。
滤波电容用在电源

整流电路中,用来滤除交流成分。使输出的直流更平滑。

去耦电容用在放大电路中不需要交流的地方,用来消除自激,使放大器稳定工作。

旁路电容用在有电阻连接时,接在电阻两端使交流信号顺利通过。
去耦电容电路电源和地之间的有两个作用
一方面是本集成电路的蓄能电容,另一方面旁路掉该器件的高频噪声。数字电路中典型的去耦电容值是0.1μF。这个电容的分布电感的典型值是5μH。0.1μF的去耦电容有5μH的分布电感,它的并行共振频率大约在7MHz左右,也就是说,对于10MHz以下的噪声有较好的去耦效果,对40MHz以上的噪声几乎不起作用。1μF、10μF的电容,并行共振频率在20MHz以上,去除高频噪声的效果要好一些。每10片左右集成电路要加一片充放电电容,或1个蓄能电容,可选10μF左右。最好不用电解电容,电解电容是两层薄膜卷起来的,这种卷起来的结构在高频时表现为电感。要使用钽电容或聚碳酸酯电容。去耦电容的选用并不严格,可按C=1/F,即10MHz取0.1μF,100MHz取0.01μF。

电路理论指出,在交流情况下,电路中的任一纯电阻、电容和电感都可以看作一个交流电阻(电工学术语叫阻抗)。
仅对于电容来说,[阻抗的大小]=1/(ω·C),ω就是电路中电压(或电流)的频率,C为电容的大小。
显然,高频时ω很大,[阻抗的大小]=1/(ω·C)≈0 ;低频时ω很小,
[阻抗的大小]=1/(ω·C)≈∞ 。
在由广义欧姆定律,若保持交流电压不变,则电路中阻越抗大交流电流越小;反之,阻抗越小交流电流越大。
所以高频时旁路电容所在支路对交流电来说好比短路了,低频是旁路电容所在支路对交流电来说好比开路了。这就是旁路电容“通高频 阻低频”的原理。注意的是,一般电路中电流包含交、直流分量,即便电容通高频(通交流),但对直流电来说依旧发挥阻隔作用

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