PCB設(shè)計(jì)之電容篇

3.電容的容抗

在電路中電容有一個(gè)很重要的作用，就是通交流、隔直流。若一個(gè)直流電壓加在電容的一端，則電容穩(wěn)定后（即充放電過(guò)程完成后），在電容的另一端不能感受到這個(gè)電壓，即直流被隔開，這一點(diǎn)我們從RC充放電回路也可以看出來(lái)；若輸入Vi是一個(gè)交流信號(hào)，則Vo會(huì)輸出同頻率的交流信號(hào)，且輸入交流信號(hào)頻率越高，輸出Vo的幅度就越大，即交流信號(hào)通過(guò)了這個(gè)電容。

其實(shí)我們可以這樣來(lái)理解，交流信號(hào)的幅度和方向都是隨時(shí)間變化的，而電容對(duì)電壓的反應(yīng)是有隋性的，即它兩端的電壓不能突變。當(dāng)電容器一個(gè)極板的電位隨輸入信號(hào)變化較快時(shí)，電容器兩端的電壓變化較慢，則引起它的另一個(gè)極板的電位也跟著以同樣的方式變化。這樣以來(lái)，雖然有一些損失（電容兩端電壓畢竟變化了一點(diǎn)），但也相當(dāng)于交流信號(hào)通過(guò)了這個(gè)電容器。而且，輸入信號(hào)變化的越快（即頻率越高），電容器容量越大（即它兩端的電壓變化越慢），就越容易通過(guò)。

在電路中，電容器C對(duì)信號(hào)的容抗為：

式中f為信號(hào)的頻率，單位為赫茲，容抗XC的單位為歐姆。

4.電容的濾波作用

利用電容的特性我們可以制作濾波器。如圖4（a）所示的電路就是一個(gè)高通濾波器，即輸入信號(hào)頻率越高則越容易通過(guò)，頻率越低越不容易通過(guò)，不允許直流通過(guò)，這樣就可濾除信號(hào)中的低頻率成份。相反圖4（b）所示的電路則是一個(gè)低通濾波器，它可以濾除信號(hào)中的高頻成份。

（a）高通濾波器 （b）低通濾波器

圖4 濾波器電路

5.常用電容器的分類

電容的選取要慎重，一般可選擇較知名的電容品牌，如TDK電容、國(guó)巨電容等，作為質(zhì)量的保證。

（1）鋁電解電容

鋁電解電容為有極性電容，在電路中它的“+”極必須要接電位較高的一端。它的實(shí)物照片如圖5（a）所示。

優(yōu)點(diǎn)：容量大，能耐受大的脈動(dòng)電流。

缺點(diǎn)：容量誤差大，泄漏電流大；普通電解電容器不適于在高頻和低溫下應(yīng)用，不宜使用在25kHz以上頻率。

圖5 電容實(shí)物

用途：低頻旁路、信號(hào)耦合、電源濾波。

（2）鉭電解電容

鉭電解電容也為有極性電容。實(shí)物照片如圖5（b）所示。

優(yōu)點(diǎn)：溫度特性、頻率特性和可靠性均優(yōu)于普通電解電容器，特別是漏電流極小，壽命長(zhǎng)，容量誤差小，而且體積小，單位體積下能得到最大的電容電壓乘積。

缺點(diǎn)：對(duì)脈動(dòng)電流的耐受能力差，若損壞易呈短路狀態(tài)，價(jià)格較高。

用途：在許多場(chǎng)合可替代鋁電解電容，用于超小型高可靠性設(shè)備中。

（3）單片陶瓷電容

是目前用量較大的電容。實(shí)物照片如圖5（c）所示。

優(yōu)點(diǎn)：溫度和頻率穩(wěn)定性都很好，損耗低，壽命長(zhǎng)。

缺點(diǎn)：不能做成大容量電容。

用途：高頻濾波、振蕩和耦合等。