濾波電容用在電源整流電路中,用來(lái)濾除交流成分.使輸出的直流更平滑.
去耦電容用在放大電路中不需要交流的地方,用來(lái)消除自激,使放大器穩(wěn)定工作.
旁路電容用在有電阻連接時(shí),接在電阻兩端使交流信號(hào)順利通過(guò).
1.關(guān)于去耦電容蓄能作用的理解
1)去耦電容主要是去除高頻如RF信號(hào)的干擾,干擾的進(jìn)入方式是通過(guò)電磁輻射.
而實(shí)際上,芯片附近的電容還有蓄能的作用,這是第二位的.
你可以把總電源看作密云水庫(kù),我們大樓內(nèi)的家家戶(hù)戶(hù)都需要供水,
這時(shí)候,水不是直接來(lái)自于水庫(kù),那樣距離太遠(yuǎn)了,
等水過(guò)來(lái),我們已經(jīng)渴的不行了.
實(shí)際水是來(lái)自于大樓頂上的水塔,水塔其實(shí)是一個(gè)buffer的作用.
如果微觀來(lái)看,高頻器件在工作的時(shí)候,其電流是不連續(xù)的,而且頻率很高,
而器件VCC到總電源有一段距離,即便距離不長(zhǎng),在頻率很高的情況下,
阻抗Z＝i*wL+R,線(xiàn)路的電感影響也會(huì)非常大,
會(huì)導(dǎo)致器件在需要電流的時(shí)候,不能被及時(shí)供給.
而去耦電容可以彌補(bǔ)此不足.
這也是為什么很多電路板在高頻器件VCC管腳處放置小電容的原因之一
(在vcc引腳上通常并聯(lián)一個(gè)去藕電容,這樣交流分量就從這個(gè)電容接地.)
2)有源器件在開(kāi)關(guān)時(shí)產(chǎn)生的高頻開(kāi)關(guān)噪聲將沿著電源線(xiàn)傳播.去耦電容的主要功能就是提供
一 個(gè)局部的直流電源給有源器件,以減少開(kāi)關(guān)噪聲在板上的傳播和將噪聲引導(dǎo)到地
2.旁路電容和去耦電容的區(qū)別
去耦:去除在器件切換時(shí)從高頻器件進(jìn)入到配電網(wǎng)絡(luò)中的RF能量.去耦電容還可以為器件 供局部化的DC電壓源,它在減少跨板浪涌電流方面特別有用.
旁路:從元件或電纜中轉(zhuǎn)移出不想要的共模RF能量.這主要是通過(guò)產(chǎn)生AC旁路消除無(wú)意的能量進(jìn)入敏感的部分,另外還可以提供基帶濾波功能(帶寬受限).
我們經(jīng)常可以看到,在電源和地之間連接著去耦電容,它有三個(gè)方面的作用:一是作為本集成電路的蓄能電容;二是濾除該器件產(chǎn)生的高頻噪聲,切斷其通過(guò)供電回路進(jìn)行傳播的通路;三是防止電源攜帶的噪聲對(duì)電路構(gòu)成干擾.
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(chēng)呼就不一樣了.對(duì)于同一個(gè)電路來(lái)說(shuō),旁路(bypass)電容是把輸入信號(hào)中的高頻噪聲作為濾除對(duì)象,把前級(jí)攜帶的高頻雜波濾除,而去耦(decoupling)電容也稱(chēng)退耦電容,是把輸出信號(hào)的干擾作為濾除對(duì)象.
高頻旁路電容一般比較小,根據(jù)諧振頻率一般是0.1u,0.01u等,而去耦合電容一般比較大,是10u或者更大,依據(jù)電路中分布參數(shù),以及驅(qū)動(dòng)電流的變化大小來(lái)確定.
數(shù)字電路中典型的去耦電容值是0.1μF.這個(gè)電容的分布電感的典型值是5μH.0.1μF的去耦電容有5μH的分布電感,它的并行共振頻率大約在7MHz左右,也就是說(shuō),對(duì)于10MHz以下的噪聲有較好的去耦效果,對(duì)40MHz以上的噪聲幾乎不起作用.1μF、10μF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(gè)蓄能電容,可選10μF左右.最好不用電解電容,電解電容是兩層薄膜卷起來(lái)的,這種卷起來(lái)的結(jié)構(gòu)在高頻時(shí)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(yán)格,可按C="1"/F,即10MHz取0.1μF,100MHz取0.01μF.
補(bǔ)充:電容器選用及使用注意事項(xiàng):
1,一般在低頻耦合或旁路,電氣特性要求較低時(shí),可選用紙介、滌綸電容器;在高頻高壓電路中,應(yīng)選用云母電容器或瓷介電容器;在電源濾波和退耦電路中,可選用電解電容器.
2,在振蕩電路、延時(shí)電路、音調(diào)電路中,電容器容量應(yīng)盡可能與計(jì)算值一致.在各種濾波及網(wǎng)(選頻網(wǎng)絡(luò)),電容器容量要求精確;在退耦電路、低頻耦合電路中,對(duì)同兩級(jí)精度的要求不太嚴(yán)格.
3,電容器額定電壓應(yīng)高于實(shí)際工作電壓,并要有足夠的余地,一般選用耐壓值為實(shí)際工作電壓兩倍以上的電容器.
4,優(yōu)先選用絕緣電阻高,損耗小的電容器,還要注意使用環(huán)境.
濾波電容用在電源整流電路中
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一、電容
所謂電容,就是容納和釋放電荷的電子元器件.電容的基本工作原理就是充電放電,通交流,隔直流.當(dāng)然還有整流、振蕩以及其它的作用.另外電容的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單,主要由兩塊正負(fù)電極和夾在中間的絕緣介質(zhì)組成,所以電容類(lèi)型主要是由電極和絕緣介質(zhì)決定的.
電容的用途非常多,主要有如下幾種:
1．隔直流:作用是阻止直流通過(guò)而讓交流通過(guò).
2．旁路(去耦):為交流電路中某些并聯(lián)的元件提供低阻抗通路.
3．耦合:作為兩個(gè)電路之間的連接,允許交流信號(hào)通過(guò)并傳輸?shù)较乱患?jí)電路
4．濾波:這個(gè)對(duì)DIY而言很重要,顯卡上的電容基本都是這個(gè)作用.
5．溫度補(bǔ)償:針對(duì)其它元件對(duì)溫度的適應(yīng)性不夠帶來(lái)的影響,而進(jìn)行補(bǔ)償,改善電路的穩(wěn)定性.6．計(jì)時(shí):電容器與電阻器配合使用,確定電路的時(shí)間常數(shù).
7．調(diào)諧:對(duì)與頻率相關(guān)的電路進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)諧,比如手機(jī)、收音機(jī)、電視機(jī).
8．整流:在預(yù)定的時(shí)間開(kāi)或者關(guān)半閉導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件.
9．儲(chǔ)能:儲(chǔ)存電能,用于必須要的時(shí)候釋放.例如相機(jī)閃光燈,加熱設(shè)備等等.
二、電容的單位
電容的基本單位是:F (法),此外還有μF(微法)、pF(皮法),另外還有一個(gè)用的比較少的單位,那就是:nF(),由于電容 F 的容量非常大,所以我們看到的一般都是μF、nF、pF的單位,而不是F的單位.
他們之間的具體換算如下:
1F＝1000000μF
1μF=1000nF=1000000pF
1nF=1000pF
三、電容的計(jì)算方法
1．電容的計(jì)算公式
電容器可以充入的電量Q并不是無(wú)限的,隨著電勢(shì)差的變化,電量Q也隨之增大,對(duì)同一個(gè)電容器, 是一個(gè)與電量、電勢(shì)差無(wú)關(guān)的常量,對(duì)不同的電容器,電勢(shì)差增加1伏所需要增加的電量是不同的,也就是 是不同的常數(shù),因此,我們認(rèn)為 能夠反映電容器容納電荷的能力,并由此定義了一個(gè)新的物理量──電容,符號(hào) ,讓 ．
① 定義:電容是描述電容器容納電量特性的物理量．它的大小可用電容器一極的帶量
與兩極板電勢(shì)差之比來(lái)量度．
② 量度:
2.電容的阻抗的計(jì)算
交流電是能夠通過(guò)電容的,但是電容對(duì)交流電仍然有阻礙作用.電容對(duì)交流電的阻礙作用叫做容抗.電容量大,交流電容易通過(guò)電容,說(shuō)明電容量大,電容的阻礙作用小;交流電的頻率高,交流電也容易通過(guò)電容,說(shuō)明頻率高,電容的阻礙作用也小.實(shí)驗(yàn)證明,容抗和電容成反比,和頻率也成反比.如果容抗用X C 表示,電容用C表示,頻率用f表示,那么
容抗的單位是歐.知道了交流電的頻率f和電容C
四、電容的型號(hào)命名:
1) 各國(guó)電容器的型號(hào)命名很不統(tǒng)一,國(guó)產(chǎn)電容器的命名由四部分組成:
第一部分:用字母表示名稱(chēng),電容器為C.
第二部分:用字母表示材料.
第三部分:用數(shù)字表示分類(lèi).
第四部分:用數(shù)字表示序號(hào).
2) 電容的標(biāo)志方法:
(1) 直標(biāo)法:用字母和數(shù)字把型號(hào)、規(guī)格直接標(biāo)在外殼上.
(2) 文字符號(hào)法:用數(shù)字、文字符號(hào)有規(guī)律的組合來(lái)表示容量.文字符號(hào)表示其電容量的單位:P、N、u、m、F等.和電阻的表示方法相同.標(biāo)稱(chēng)允許偏差也和電阻的表示方法相同.小于10pF的電容,其允許偏差用字母代替:B——±0.1pF,C——±0.25pF,D——±0.5pF,F——±1pF.
(3) 色標(biāo)法:和電阻的表示方法相同,單位一般為pF.小型電解電容器的耐壓也有用色標(biāo)法的,位置靠近正極引出線(xiàn)的根部,所表示的意義如下表所示:
顏色 黑 棕 紅 橙 黃 綠 藍(lán) 紫 灰
耐壓 4V 6.3V 10V 16V 25V 32V 40V 50V 63V
3) 安規(guī)電容是指用于這樣的場(chǎng)合,即電容器失效后,不會(huì)導(dǎo)致電擊,不危及有身安全.
安規(guī)電容安全等級(jí),應(yīng)用中允許的峰值脈沖電壓,過(guò)電壓等級(jí)(IEC664)
X1 >2.5KV ≤4.0KV Ⅲ
X2 ≤2.5KV Ⅱ
X3 ≤1.2KV --
安規(guī)電容的等級(jí)制 絕緣類(lèi)型 額定電壓范圍
Y1 雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣 ≥250V
Y2 基本絕緣或附加絕緣 ≥150≤250V
Y3 基本絕緣或附加絕緣 ≥150≤250V
Y4 基本絕緣或附加絕緣 <250V
Y電容的電容量必須受到限制,從而達(dá)到控制在額定頻率及額定電壓的作用下,流過(guò)它的漏電流的大小和對(duì)系統(tǒng)EMC性能影響的目的.GJB151規(guī)定Y電容的容量應(yīng)不大于0.1F.Y電容除符合相應(yīng)的電網(wǎng)電壓耐壓外,還要求這種電容器在電氣和機(jī)械性能方面有足夠的安規(guī)電容的參數(shù)選擇.
(4) 進(jìn)口電容器的標(biāo)志方法:進(jìn)口電容器一般有6項(xiàng)組成.
第一項(xiàng):用字母表示類(lèi)別:
第二項(xiàng):用兩位數(shù)字表示其外形、結(jié)構(gòu)、封裝方式、引線(xiàn)開(kāi)始及與軸的關(guān)系.
第三項(xiàng):溫度補(bǔ)償型電容器的溫度特性,有用字母的,也有用顏色的,其意義如下表所示:
序號(hào) 字母 顏色 溫度系數(shù) 允許偏差 字母 顏色 溫度系數(shù) 允許偏差
1 A 金 +100 R 黃 -220
2 B 灰 +30 S 綠 -330
3 C 黑 0 T 藍(lán) -470
4 G ±30 U 紫 -750
5 H 棕 -30 ±60 V -1000
6 J ±120 W -1500
7 K ±250 X -2200
8 L 紅 -80 ±500 Y -3300
9 M ±1000 Z -4700
10 N ±2500 SL +350~-1000
11 P 橙 -150 YN -800~-5800
備注:溫度系數(shù)的單位10e -6/℃;允許偏差是 % .
第四項(xiàng):用數(shù)字和字母表示耐壓,字母代表有效數(shù)值,數(shù)字代表被乘數(shù)的10的冪.
第五項(xiàng):標(biāo)稱(chēng)容量,用三位數(shù)字表示,前兩位為有效數(shù)值,第三為是10的冪.當(dāng)有小數(shù)時(shí),用R或P表示.普通電容器的單位是pF,電解電容器的單位是uF.
第六項(xiàng):允許偏差.用一個(gè)字母表示,意義和國(guó)產(chǎn)電容器的相同.
也有用色標(biāo)法的,意義和國(guó)產(chǎn)電容器的標(biāo)志方法相同.
3． 電容的主要特性參數(shù):
(1) 容量與誤差:實(shí)際電容量和標(biāo)稱(chēng)電容量允許的最大偏差范圍.一般分為3級(jí):I級(jí)±5%,II級(jí)±10%,III級(jí)±20%.在有些情況下,還有0級(jí),誤差為±20%.
精密電容器的允許誤差較小,而電解電容器的誤差較大,它們采用不同的誤差等級(jí).
常用的電容器其精度等級(jí)和電阻器的表示方法相同.用字母表示:
符 號(hào) B C D F G J K L M N Z
允許誤差 ±0.1% ±0.25% ±0.5% ±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20% ±30% +80%
-20%
(2) 額定工作電壓:電容器在電路中能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定、可靠工作,所承受的最大直流電壓,又稱(chēng)耐壓.對(duì)于結(jié)構(gòu)、介質(zhì)、容量相同的器件,耐壓越高,體積越大.
(3) 溫度系數(shù):在一定溫度范圍內(nèi),溫度每變化1℃,電容量的相對(duì)變化值.溫度系數(shù)越小越好.
(4) 絕緣電阻:用來(lái)表明漏電大小的.一般小容量的電容,絕緣電阻很大,在幾百兆歐姆或幾千兆歐姆.電解電容的絕緣電阻一般較小.相對(duì)而言,絕緣電阻越大越好,漏電也小.
(5) 損耗:在電場(chǎng)的作用下,電容器在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)熱而消耗的能量.這些損耗主要來(lái)自介質(zhì)損耗和金屬損耗.通常用損耗角正切值來(lái)表示.
(6) 頻率特性:電容器的電參數(shù)隨電場(chǎng)頻率而變化的性質(zhì).在高頻條件下工作的電容器,由于介電常數(shù)在高頻時(shí)比低頻時(shí)小,電容量也相應(yīng)減小.損耗也隨頻率的升高而增加.另外,在高頻工作時(shí),電容器的分布參數(shù),如極片電阻、引線(xiàn)和極片間的電阻、極片的自身電感、引線(xiàn)電感等,都會(huì)影響電容器的性能.所有這些,使得電容器的使用頻率受到限制.
不同品種的電容器,最高使用頻率不同.小型云母電容器在250MHZ以?xún)?nèi);圓片型瓷介電容器為300MHZ;圓管型瓷介電容器為200MHZ;圓盤(pán)型瓷介可達(dá)3000MHZ;小型紙介電容器為80MHZ;中型紙介電容器只有8MHZ.
五、電容的種類(lèi)
由于絕緣材料的不同,所構(gòu)成的電容器的種類(lèi)也有所不同:
按結(jié)構(gòu)可分為:固定電容,可變電容,微調(diào)電容.
按介質(zhì)材料可分為:氣體介質(zhì)電容,液體介質(zhì)電容,無(wú)機(jī)固體介質(zhì)電容,有機(jī)固體介質(zhì)電容電解電容.
按極性分為:有極性電容和無(wú)極性電容. 我們最常見(jiàn)到的就是電解電容.
從原理上分為:無(wú)極性可變電容、無(wú)極性固定電容、有極性電容等.
從材料上可以分為:CBB電容(聚乙烯),滌綸電容、瓷片電容、云母電容、獨(dú)石電容、電解電容、鉭電容等.下面是各種電容的優(yōu)缺點(diǎn):
無(wú)感CBB電容
2層聚丙乙烯塑料和2層金屬箔交替夾雜然后捆綁而成.
無(wú)感,高頻特性好,體積較小
不適合做大容量,價(jià)格比較高,耐熱性能較差.
CBB電容
2層聚乙烯塑料和2層金屬箔交替夾雜然后捆綁而成.
有感,其他同上.
基層電容
鐵電陶瓷電容容量較大,但是損耗和溫度系數(shù)較大,適宜用于低頻電路.薄瓷片兩面渡金屬膜銀而成.
體積小,耐壓高,價(jià)格低,頻率高(有一種是高頻電容)
易碎!容量低
陶瓷電容
用陶瓷作介質(zhì),在陶瓷基體兩面噴涂銀層,然后燒成銀質(zhì)薄膜做板極制成.
它的特點(diǎn)是體積小,耐熱性能好,損耗小,絕緣電阻高,但容量小,適宜用于高頻電路
云母電容
云母片上鍍兩層金屬薄膜
容易生產(chǎn),技術(shù)含量低.
體積大,容量小,(幾乎沒(méi)有用了)
獨(dú)石電容
體積比CBB更小,其他同CBB,有感
電解電容
兩片鋁帶和兩層絕緣膜相互層疊,轉(zhuǎn)捆后浸泡在電解液(含酸性的合成溶液)中.
容量大.
高頻特性不好.
電解電容在電路中的作用 :
1、濾波作用:在電源電路中,整流電路將交流變成脈動(dòng)的直流,而在整流電路之后接入一個(gè)較大容量的電解電容,利用其充放電特性,使整流后的脈動(dòng)直流電壓變成相對(duì)比較穩(wěn)定的直流電壓.在實(shí)際中,為了防止電路各部分供電電壓因負(fù)載變化而產(chǎn)生變化,所以在電源的輸出端及負(fù)載的電源輸入端一般接有數(shù)十至數(shù)百微法的電解電容．由于大容量的電解電容一般具有一定的電感,對(duì)高頻及脈沖干擾信號(hào)不能有效地濾除,故在其兩端并聯(lián)了一只容量為0.001--0.lpF的電容,以濾除高頻及脈沖干擾．
2、耦合作用:在低頻信號(hào)的傳遞與放大過(guò)程中,為防止前后兩級(jí)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響,常采用電容藕合．為了防止信號(hào)中韻低頻分量損失過(guò)大,一般總采用容量較大的電解電容.
鉭電容
用金屬鉭作為正極,在電解質(zhì)外噴上金屬作為負(fù)極.
穩(wěn)定性好,容量大,高頻特性好.
造價(jià)高.(一般用于關(guān)鍵地方)
貼片電容
一 NPO電容器(溫度補(bǔ)償貼片單片陶瓷電容器)
NPO是一種最常用的具有溫度補(bǔ)償特性的單片陶瓷電容器.它的填充介質(zhì)是由銣、釤和一些其它稀有氧化物組成的. NPO電容器是電容量和介質(zhì)損耗最穩(wěn)定的電容器之一.在溫度從-55℃到+125℃時(shí)容量變化為0±30ppm/℃,電容量隨頻率的變化小于±0.3ΔC.NPO電容的漂移或滯后小于±0.05%,相對(duì)大于±2%的薄膜電容來(lái)說(shuō)是可以忽略不計(jì)的.其典型的容量相對(duì)使用壽命的變化小于±0.1%.NPO電容器隨封裝形式不同其電容量和介質(zhì)損耗隨頻率變化的特性也不同,大封裝尺寸的要比小封裝尺寸的頻率特性好.下表給出了NPO電容器可選取的容量范圍.
NPO電容器適合用于振蕩器、諧振器的槽路電容,以及高頻電路中的耦合電容.
二 X7R電容器 (溫度穩(wěn)定型的陶瓷電容器)
X7R電容器被稱(chēng)為溫度穩(wěn)定型的陶瓷電容器.當(dāng)溫度在-55℃到+125℃時(shí)其容量變化為15%,需要注意的是此時(shí)電容器容量變化是非線(xiàn)性的.
X7R電容器的容量在不同的電壓和頻率條件下是不同的,它也隨時(shí)間的變化而變化,大約每10年變化1%ΔC,表現(xiàn)為10年變化了約5%.
X7R電容器主要應(yīng)用于要求不高的工業(yè)應(yīng)用,而且當(dāng)電壓變化時(shí)其容量變化是可以接受的條件下.它的主要特點(diǎn)是在相同的體積下電容量可以做的比較大.下表給出了X7R電容器可選取的容量范圍.
三 Z5U電容器(“通用”陶瓷電容器)
Z5U電容器稱(chēng)為”通用”陶瓷單片電容器.這里首先需要考慮的是使用溫度范圍,對(duì)于Z5U電容器主要的是它的小尺寸和低成本.對(duì)于上述三種陶瓷單片電容起來(lái)說(shuō)在相同的體積下Z5U電容器有最大的電容量.但它的電容量受環(huán)境和工作條件影響較大,它的老化率最大可達(dá)每10年下降5%.
盡管它的容量不穩(wěn)定,由于它具有小體積、等效串聯(lián)電感(ESL)和等效串聯(lián)電阻(ESR)低、良好的頻率響應(yīng),使其具有廣泛的應(yīng)用范圍.尤其是在退耦電路的應(yīng)用中.下表給出了Z5U電容器的取值范圍.
Z5U電容器的其他技術(shù)指標(biāo)如下:
工作溫度范圍 +10℃ --- +85℃
溫度特性 +22% ---- -56%
介質(zhì)損耗 最大 4%
四 Y5V電容器 (有一定溫度限制的通用電容器)
Y5V電容器是一種有一定溫度限制的通用電容器,在-30℃到85℃范圍內(nèi)其容量變化可達(dá)+22%到-82%.
Y5V的高介電常數(shù)允許在較小的物理尺寸下制造出高達(dá)4.7μF電容器.
Y5V電容器的取值范圍如下表所示
Y5V電容器的其他技術(shù)指標(biāo)如下:
工作溫度范圍 -30℃ --- +85℃
溫度特性 +22% ---- -82%
介質(zhì)損耗 最大 5%
所謂電容,就是容納和釋放電荷的電子元器件.電容的基本工作原理就是充電放電,通交流,隔直流.當(dāng)然還有整流、振蕩以及其它的作用.另外電容的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單,主要由兩塊正負(fù)電極和夾在中間的絕緣介質(zhì)組成,所以電容類(lèi)型主要是由電極和絕緣介質(zhì)決定的.
電容的用途非常多,主要有如下幾種:
1．隔直流:作用是阻止直流通過(guò)而讓交流通過(guò).
2．旁路(去耦):為交流電路中某些并聯(lián)的元件提供低阻抗通路.
3．耦合:作為兩個(gè)電路之間的連接,允許交流信號(hào)通過(guò)并傳輸?shù)较乱患?jí)電路
4．濾波:這個(gè)對(duì)DIY而言很重要,顯卡上的電容基本都是這個(gè)作用.
5．溫度補(bǔ)償:針對(duì)其它元件對(duì)溫度的適應(yīng)性不夠帶來(lái)的影響,而進(jìn)行補(bǔ)償,改善電路的穩(wěn)定性.6．計(jì)時(shí):電容器與電阻器配合使用,確定電路的時(shí)間常數(shù).
7．調(diào)諧:對(duì)與頻率相關(guān)的電路進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)諧,比如手機(jī)、收音機(jī)、電視機(jī).
8．整流:在預(yù)定的時(shí)間開(kāi)或者關(guān)半閉導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件.
9．儲(chǔ)能:儲(chǔ)存電能,用于必須要的時(shí)候釋放.例如相機(jī)閃光燈,加熱設(shè)備等等.
二、電容的單位
電容的基本單位是:F (法),此外還有μF(微法)、pF(皮法),另外還有一個(gè)用的比較少的單位,那就是:nF(),由于電容 F 的容量非常大,所以我們看到的一般都是μF、nF、pF的單位,而不是F的單位.
他們之間的具體換算如下:
1F＝1000000μF
1μF=1000nF=1000000pF
1nF=1000pF
三、電容的計(jì)算方法
1．電容的計(jì)算公式
電容器可以充入的電量Q并不是無(wú)限的,隨著電勢(shì)差的變化,電量Q也隨之增大,對(duì)同一個(gè)電容器, 是一個(gè)與電量、電勢(shì)差無(wú)關(guān)的常量,對(duì)不同的電容器,電勢(shì)差增加1伏所需要增加的電量是不同的,也就是 是不同的常數(shù),因此,我們認(rèn)為 能夠反映電容器容納電荷的能力,并由此定義了一個(gè)新的物理量──電容,符號(hào) ,讓 ．
① 定義:電容是描述電容器容納電量特性的物理量．它的大小可用電容器一極的帶量
與兩極板電勢(shì)差之比來(lái)量度．
② 量度:
2.電容的阻抗的計(jì)算
交流電是能夠通過(guò)電容的,但是電容對(duì)交流電仍然有阻礙作用.電容對(duì)交流電的阻礙作用叫做容抗.電容量大,交流電容易通過(guò)電容,說(shuō)明電容量大,電容的阻礙作用小;交流電的頻率高,交流電也容易通過(guò)電容,說(shuō)明頻率高,電容的阻礙作用也小.實(shí)驗(yàn)證明,容抗和電容成反比,和頻率也成反比.如果容抗用X C 表示,電容用C表示,頻率用f表示,那么
容抗的單位是歐.知道了交流電的頻率f和電容C
四、電容的型號(hào)命名:
1) 各國(guó)電容器的型號(hào)命名很不統(tǒng)一,國(guó)產(chǎn)電容器的命名由四部分組成:
第一部分:用字母表示名稱(chēng),電容器為C.
第二部分:用字母表示材料.
第三部分:用數(shù)字表示分類(lèi).
第四部分:用數(shù)字表示序號(hào).
2) 電容的標(biāo)志方法:
(1) 直標(biāo)法:用字母和數(shù)字把型號(hào)、規(guī)格直接標(biāo)在外殼上.
(2) 文字符號(hào)法:用數(shù)字、文字符號(hào)有規(guī)律的組合來(lái)表示容量.文字符號(hào)表示其電容量的單位:P、N、u、m、F等.和電阻的表示方法相同.標(biāo)稱(chēng)允許偏差也和電阻的表示方法相同.小于10pF的電容,其允許偏差用字母代替:B——±0.1pF,C——±0.25pF,D——±0.5pF,F——±1pF.
(3) 色標(biāo)法:和電阻的表示方法相同,單位一般為pF.小型電解電容器的耐壓也有用色標(biāo)法的,位置靠近正極引出線(xiàn)的根部,所表示的意義如下表所示:
顏色 黑 棕 紅 橙 黃 綠 藍(lán) 紫 灰
耐壓 4V 6.3V 10V 16V 25V 32V 40V 50V 63V
3) 安規(guī)電容是指用于這樣的場(chǎng)合,即電容器失效后,不會(huì)導(dǎo)致電擊,不危及有身安全.
安規(guī)電容安全等級(jí),應(yīng)用中允許的峰值脈沖電壓,過(guò)電壓等級(jí)(IEC664)
X1 >2.5KV ≤4.0KV Ⅲ
X2 ≤2.5KV Ⅱ
X3 ≤1.2KV --
安規(guī)電容的等級(jí)制 絕緣類(lèi)型 額定電壓范圍
Y1 雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣 ≥250V
Y2 基本絕緣或附加絕緣 ≥150≤250V
Y3 基本絕緣或附加絕緣 ≥150≤250V
Y4 基本絕緣或附加絕緣 <250V
Y電容的電容量必須受到限制,從而達(dá)到控制在額定頻率及額定電壓的作用下,流過(guò)它的漏電流的大小和對(duì)系統(tǒng)EMC性能影響的目的.GJB151規(guī)定Y電容的容量應(yīng)不大于0.1F.Y電容除符合相應(yīng)的電網(wǎng)電壓耐壓外,還要求這種電容器在電氣和機(jī)械性能方面有足夠的安規(guī)電容的參數(shù)選擇.
(4) 進(jìn)口電容器的標(biāo)志方法:進(jìn)口電容器一般有6項(xiàng)組成.
第一項(xiàng):用字母表示類(lèi)別:
第二項(xiàng):用兩位數(shù)字表示其外形、結(jié)構(gòu)、封裝方式、引線(xiàn)開(kāi)始及與軸的關(guān)系.
第三項(xiàng):溫度補(bǔ)償型電容器的溫度特性,有用字母的,也有用顏色的,其意義如下表所示:
序號(hào) 字母 顏色 溫度系數(shù) 允許偏差 字母 顏色 溫度系數(shù) 允許偏差
1 A 金 +100 R 黃 -220
2 B 灰 +30 S 綠 -330
3 C 黑 0 T 藍(lán) -470
4 G ±30 U 紫 -750
5 H 棕 -30 ±60 V -1000
6 J ±120 W -1500
7 K ±250 X -2200
8 L 紅 -80 ±500 Y -3300
9 M ±1000 Z -4700
10 N ±2500 SL +350~-1000
11 P 橙 -150 YN -800~-5800
備注:溫度系數(shù)的單位10e -6/℃;允許偏差是 % .
第四項(xiàng):用數(shù)字和字母表示耐壓,字母代表有效數(shù)值,數(shù)字代表被乘數(shù)的10的冪.
第五項(xiàng):標(biāo)稱(chēng)容量,用三位數(shù)字表示,前兩位為有效數(shù)值,第三為是10的冪.當(dāng)有小數(shù)時(shí),用R或P表示.普通電容器的單位是pF,電解電容器的單位是uF.
第六項(xiàng):允許偏差.用一個(gè)字母表示,意義和國(guó)產(chǎn)電容器的相同.
也有用色標(biāo)法的,意義和國(guó)產(chǎn)電容器的標(biāo)志方法相同.
3． 電容的主要特性參數(shù):
(1) 容量與誤差:實(shí)際電容量和標(biāo)稱(chēng)電容量允許的最大偏差范圍.一般分為3級(jí):I級(jí)±5%,II級(jí)±10%,III級(jí)±20%.在有些情況下,還有0級(jí),誤差為±20%.
精密電容器的允許誤差較小,而電解電容器的誤差較大,它們采用不同的誤差等級(jí).
常用的電容器其精度等級(jí)和電阻器的表示方法相同.用字母表示:
符 號(hào) B C D F G J K L M N Z
允許誤差 ±0.1% ±0.25% ±0.5% ±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20% ±30% +80%
-20%
(2) 額定工作電壓:電容器在電路中能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定、可靠工作,所承受的最大直流電壓,又稱(chēng)耐壓.對(duì)于結(jié)構(gòu)、介質(zhì)、容量相同的器件,耐壓越高,體積越大.
(3) 溫度系數(shù):在一定溫度范圍內(nèi),溫度每變化1℃,電容量的相對(duì)變化值.溫度系數(shù)越小越好.
(4) 絕緣電阻:用來(lái)表明漏電大小的.一般小容量的電容,絕緣電阻很大,在幾百兆歐姆或幾千兆歐姆.電解電容的絕緣電阻一般較小.相對(duì)而言,絕緣電阻越大越好,漏電也小.
(5) 損耗:在電場(chǎng)的作用下,電容器在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)熱而消耗的能量.這些損耗主要來(lái)自介質(zhì)損耗和金屬損耗.通常用損耗角正切值來(lái)表示.
(6) 頻率特性:電容器的電參數(shù)隨電場(chǎng)頻率而變化的性質(zhì).在高頻條件下工作的電容器,由于介電常數(shù)在高頻時(shí)比低頻時(shí)小,電容量也相應(yīng)減小.損耗也隨頻率的升高而增加.另外,在高頻工作時(shí),電容器的分布參數(shù),如極片電阻、引線(xiàn)和極片間的電阻、極片的自身電感、引線(xiàn)電感等,都會(huì)影響電容器的性能.所有這些,使得電容器的使用頻率受到限制.
不同品種的電容器,最高使用頻率不同.小型云母電容器在250MHZ以?xún)?nèi);圓片型瓷介電容器為300MHZ;圓管型瓷介電容器為200MHZ;圓盤(pán)型瓷介可達(dá)3000MHZ;小型紙介電容器為80MHZ;中型紙介電容器只有8MHZ.
五、電容的種類(lèi)
由于絕緣材料的不同,所構(gòu)成的電容器的種類(lèi)也有所不同:
按結(jié)構(gòu)可分為:固定電容,可變電容,微調(diào)電容.
按介質(zhì)材料可分為:氣體介質(zhì)電容,液體介質(zhì)電容,無(wú)機(jī)固體介質(zhì)電容,有機(jī)固體介質(zhì)電容電解電容.
按極性分為:有極性電容和無(wú)極性電容. 我們最常見(jiàn)到的就是電解電容.
從原理上分為:無(wú)極性可變電容、無(wú)極性固定電容、有極性電容等.
從材料上可以分為:CBB電容(聚乙烯),滌綸電容、瓷片電容、云母電容、獨(dú)石電容、電解電容、鉭電容等.下面是各種電容的優(yōu)缺點(diǎn):
無(wú)感CBB電容
2層聚丙乙烯塑料和2層金屬箔交替夾雜然后捆綁而成.
無(wú)感,高頻特性好,體積較小
不適合做大容量,價(jià)格比較高,耐熱性能較差.
CBB電容
2層聚乙烯塑料和2層金屬箔交替夾雜然后捆綁而成.
有感,其他同上.
基層電容
鐵電陶瓷電容容量較大,但是損耗和溫度系數(shù)較大,適宜用于低頻電路.薄瓷片兩面渡金屬膜銀而成.
體積小,耐壓高,價(jià)格低,頻率高(有一種是高頻電容)
易碎!容量低
陶瓷電容
用陶瓷作介質(zhì),在陶瓷基體兩面噴涂銀層,然后燒成銀質(zhì)薄膜做板極制成.
它的特點(diǎn)是體積小,耐熱性能好,損耗小,絕緣電阻高,但容量小,適宜用于高頻電路
云母電容
云母片上鍍兩層金屬薄膜
容易生產(chǎn),技術(shù)含量低.
體積大,容量小,(幾乎沒(méi)有用了)
獨(dú)石電容
體積比CBB更小,其他同CBB,有感
電解電容
兩片鋁帶和兩層絕緣膜相互層疊,轉(zhuǎn)捆后浸泡在電解液(含酸性的合成溶液)中.
容量大.
高頻特性不好.
電解電容在電路中的作用 :
1、濾波作用:在電源電路中,整流電路將交流變成脈動(dòng)的直流,而在整流電路之后接入一個(gè)較大容量的電解電容,利用其充放電特性,使整流后的脈動(dòng)直流電壓變成相對(duì)比較穩(wěn)定的直流電壓.在實(shí)際中,為了防止電路各部分供電電壓因負(fù)載變化而產(chǎn)生變化,所以在電源的輸出端及負(fù)載的電源輸入端一般接有數(shù)十至數(shù)百微法的電解電容．由于大容量的電解電容一般具有一定的電感,對(duì)高頻及脈沖干擾信號(hào)不能有效地濾除,故在其兩端并聯(lián)了一只容量為0.001--0.lpF的電容,以濾除高頻及脈沖干擾．
2、耦合作用:在低頻信號(hào)的傳遞與放大過(guò)程中,為防止前后兩級(jí)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響,常采用電容藕合．為了防止信號(hào)中韻低頻分量損失過(guò)大,一般總采用容量較大的電解電容.
鉭電容
用金屬鉭作為正極,在電解質(zhì)外噴上金屬作為負(fù)極.
穩(wěn)定性好,容量大,高頻特性好.
造價(jià)高.(一般用于關(guān)鍵地方)
貼片電容
一 NPO電容器(溫度補(bǔ)償貼片單片陶瓷電容器)
NPO是一種最常用的具有溫度補(bǔ)償特性的單片陶瓷電容器.它的填充介質(zhì)是由銣、釤和一些其它稀有氧化物組成的. NPO電容器是電容量和介質(zhì)損耗最穩(wěn)定的電容器之一.在溫度從-55℃到+125℃時(shí)容量變化為0±30ppm/℃,電容量隨頻率的變化小于±0.3ΔC.NPO電容的漂移或滯后小于±0.05%,相對(duì)大于±2%的薄膜電容來(lái)說(shuō)是可以忽略不計(jì)的.其典型的容量相對(duì)使用壽命的變化小于±0.1%.NPO電容器隨封裝形式不同其電容量和介質(zhì)損耗隨頻率變化的特性也不同,大封裝尺寸的要比小封裝尺寸的頻率特性好.下表給出了NPO電容器可選取的容量范圍.
NPO電容器適合用于振蕩器、諧振器的槽路電容,以及高頻電路中的耦合電容.
二 X7R電容器 (溫度穩(wěn)定型的陶瓷電容器)
X7R電容器被稱(chēng)為溫度穩(wěn)定型的陶瓷電容器.當(dāng)溫度在-55℃到+125℃時(shí)其容量變化為15%,需要注意的是此時(shí)電容器容量變化是非線(xiàn)性的.
X7R電容器的容量在不同的電壓和頻率條件下是不同的,它也隨時(shí)間的變化而變化,大約每10年變化1%ΔC,表現(xiàn)為10年變化了約5%.
X7R電容器主要應(yīng)用于要求不高的工業(yè)應(yīng)用,而且當(dāng)電壓變化時(shí)其容量變化是可以接受的條件下.它的主要特點(diǎn)是在相同的體積下電容量可以做的比較大.下表給出了X7R電容器可選取的容量范圍.
三 Z5U電容器(“通用”陶瓷電容器)
Z5U電容器稱(chēng)為”通用”陶瓷單片電容器.這里首先需要考慮的是使用溫度范圍,對(duì)于Z5U電容器主要的是它的小尺寸和低成本.對(duì)于上述三種陶瓷單片電容起來(lái)說(shuō)在相同的體積下Z5U電容器有最大的電容量.但它的電容量受環(huán)境和工作條件影響較大,它的老化率最大可達(dá)每10年下降5%.
盡管它的容量不穩(wěn)定,由于它具有小體積、等效串聯(lián)電感(ESL)和等效串聯(lián)電阻(ESR)低、良好的頻率響應(yīng),使其具有廣泛的應(yīng)用范圍.尤其是在退耦電路的應(yīng)用中.下表給出了Z5U電容器的取值范圍.
Z5U電容器的其他技術(shù)指標(biāo)如下:
工作溫度范圍 +10℃ --- +85℃
溫度特性 +22% ---- -56%
介質(zhì)損耗 最大 4%
四 Y5V電容器 (有一定溫度限制的通用電容器)
Y5V電容器是一種有一定溫度限制的通用電容器,在-30℃到85℃范圍內(nèi)其容量變化可達(dá)+22%到-82%.
Y5V的高介電常數(shù)允許在較小的物理尺寸下制造出高達(dá)4.7μF電容器.
Y5V電容器的取值范圍如下表所示
Y5V電容器的其他技術(shù)指標(biāo)如下:
工作溫度范圍 -30℃ --- +85℃
溫度特性 +22% ---- -82%
介質(zhì)損耗 最大 5%
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@sanshi1006
一、電容所謂電容,就是容納和釋放電荷的電子元器件.電容的基本工作原理就是充電放電,通交流,隔直流.當(dāng)然還有整流、振蕩以及其它的作用.另外電容的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單,主要由兩塊正負(fù)電極和夾在中間的絕緣介質(zhì)組成,所以電容類(lèi)型主要是由電極和絕緣介質(zhì)決定的.電容的用途非常多,主要有如下幾種:1．隔直流:作用是阻止直流通過(guò)而讓交流通過(guò).2．旁路(去耦):為交流電路中某些并聯(lián)的元件提供低阻抗通路.3．耦合:作為兩個(gè)電路之間的連接,允許交流信號(hào)通過(guò)并傳輸?shù)较乱患?jí)電路4．濾波:這個(gè)對(duì)DIY而言很重要,顯卡上的電容基本都是這個(gè)作用.5．溫度補(bǔ)償:針對(duì)其它元件對(duì)溫度的適應(yīng)性不夠帶來(lái)的影響,而進(jìn)行補(bǔ)償,改善電路的穩(wěn)定性.6．計(jì)時(shí):電容器與電阻器配合使用,確定電路的時(shí)間常數(shù).7．調(diào)諧:對(duì)與頻率相關(guān)的電路進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)諧,比如手機(jī)、收音機(jī)、電視機(jī).8．整流:在預(yù)定的時(shí)間開(kāi)或者關(guān)半閉導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件.9．儲(chǔ)能:儲(chǔ)存電能,用于必須要的時(shí)候釋放.例如相機(jī)閃光燈,加熱設(shè)備等等.二、電容的單位 電容的基本單位是:F(法),此外還有μF(微法)、pF(皮法),另外還有一個(gè)用的比較少的單位,那就是:nF(),由于電容F的容量非常大,所以我們看到的一般都是μF、nF、pF的單位,而不是F的單位.他們之間的具體換算如下:1F＝1000000μF1μF=1000nF=1000000pF1nF=1000pF三、電容的計(jì)算方法1．電容的計(jì)算公式電容器可以充入的電量Q并不是無(wú)限的,隨著電勢(shì)差的變化,電量Q也隨之增大,對(duì)同一個(gè)電容器,是一個(gè)與電量、電勢(shì)差無(wú)關(guān)的常量,對(duì)不同的電容器,電勢(shì)差增加1伏所需要增加的電量是不同的,也就是是不同的常數(shù),因此,我們認(rèn)為能夠反映電容器容納電荷的能力,并由此定義了一個(gè)新的物理量──電容,符號(hào),讓 ．①定義:電容是描述電容器容納電量特性的物理量．它的大小可用電容器一極的帶量與兩極板電勢(shì)差之比來(lái)量度．②量度: 2.電容的阻抗的計(jì)算 交流電是能夠通過(guò)電容的,但是電容對(duì)交流電仍然有阻礙作用.電容對(duì)交流電的阻礙作用叫做容抗.電容量大,交流電容易通過(guò)電容,說(shuō)明電容量大,電容的阻礙作用小;交流電的頻率高,交流電也容易通過(guò)電容,說(shuō)明頻率高,電容的阻礙作用也小.實(shí)驗(yàn)證明,容抗和電容成反比,和頻率也成反比.如果容抗用XC表示,電容用C表示,頻率用f表示,那么 容抗的單位是歐.知道了交流電的頻率f和電容C四、電容的型號(hào)命名:1)各國(guó)電容器的型號(hào)命名很不統(tǒng)一,國(guó)產(chǎn)電容器的命名由四部分組成:第一部分:用字母表示名稱(chēng),電容器為C.第二部分:用字母表示材料.第三部分:用數(shù)字表示分類(lèi).第四部分:用數(shù)字表示序號(hào).2)電容的標(biāo)志方法:(1)直標(biāo)法:用字母和數(shù)字把型號(hào)、規(guī)格直接標(biāo)在外殼上.(2)文字符號(hào)法:用數(shù)字、文字符號(hào)有規(guī)律的組合來(lái)表示容量.文字符號(hào)表示其電容量的單位:P、N、u、m、F等.和電阻的表示方法相同.標(biāo)稱(chēng)允許偏差也和電阻的表示方法相同.小于10pF的電容,其允許偏差用字母代替:B——±0.1pF,C——±0.25pF,D——±0.5pF,F——±1pF.(3)色標(biāo)法:和電阻的表示方法相同,單位一般為pF.小型電解電容器的耐壓也有用色標(biāo)法的,位置靠近正極引出線(xiàn)的根部,所表示的意義如下表所示:顏色黑棕紅橙黃綠藍(lán)紫灰耐壓4V6.3V10V16V25V32V40V50V63V3)安規(guī)電容是指用于這樣的場(chǎng)合,即電容器失效后,不會(huì)導(dǎo)致電擊,不危及有身安全.安規(guī)電容安全等級(jí),應(yīng)用中允許的峰值脈沖電壓,過(guò)電壓等級(jí)(IEC664)X1 >2.5KV≤4.0KV ⅢX2 ≤2.5KV ⅡX3 ≤1.2KV -- 安規(guī)電容的等級(jí)制 絕緣類(lèi)型 額定電壓范圍 Y1 雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣 ≥250VY2 基本絕緣或附加絕緣 ≥150≤250VY3 基本絕緣或附加絕緣 ≥150≤250VY4 基本絕緣或附加絕緣
老兄:你是電容器的使用者吧,主要用在那里.你那里有好多好的資料.謝謝能發(fā)給大家.
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