背景：為統(tǒng)籌電路設(shè)計(jì)較全面的知識(shí)點(diǎn)，本人將在近期推出電路設(shè)計(jì)中各種常用器件與設(shè)計(jì)理念，如基本元器件電阻、電容、電感、二極管保護(hù)，存儲(chǔ)器件SDRAM、FLASH，PCB設(shè)計(jì)工藝DCDC電源、PCB板布線設(shè)計(jì)工藝等，希望能為大家提供些許參考。

注：主要用于電源濾波、信號(hào)濾波、信號(hào)耦合、諧振、濾波、補(bǔ)償、充放電、儲(chǔ)能、隔直流等電路中。以下介紹基于電容常用功能，詳細(xì)介紹各功能應(yīng)用。

電容特性：通交流阻直流，通高頻阻低頻！

電容在大家平時(shí)的電路設(shè)計(jì)中是不可缺少的，但是很多的人都會(huì)進(jìn)入一個(gè)電容使用的誤區(qū)，就是電容的容值越大越好，濾波效果越好。其實(shí)并不是這樣的，簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是大容值電容濾低頻噪聲，小容值電容濾高頻噪聲。

電容的工作的實(shí)質(zhì)是充電和放電的過(guò)程。以電容不存儲(chǔ)任何電量為初始狀態(tài)，大容值的電容在電路中達(dá)到與電路中的電壓平衡需要充入的電荷量就要多，就需要更長(zhǎng)的時(shí)間，低頻噪聲能夠滿(mǎn)足其時(shí)間上的要求，但如果放在高頻率噪聲的電路中，頻率高，大容值電容的充放電反應(yīng)不過(guò)來(lái)，達(dá)不到濾波的目的，這時(shí)候就要采用小容值的電容。小容值的電容，充放電時(shí)間短，能夠滿(mǎn)足濾波的目的。總之，濾波的頻率隨電容值的增大而減少。所以在使用時(shí)要根據(jù)自己的電路的需要選取合適的容值，達(dá)到想要的濾波目的，又減少了成本。

在電路中最常見(jiàn)到的電容使用方法是“去耦電容”和“旁路電容”。作為無(wú)源元件之一的電容，其作用不外乎以下幾種：?

1、應(yīng)用于電源電路，實(shí)現(xiàn)旁路、去藕、濾波和儲(chǔ)能方面電容的作用，下面分類(lèi)詳述之：?

①?濾波?

濾波是電容的作用中很重要的一部分。幾乎所有的電源電路中都會(huì)用到。從理論上(即假設(shè)電容為純電容)說(shuō)，電容越大，阻抗越小，通過(guò)的頻率也越高。但實(shí)際上超過(guò)1uF?的電容大多為電解電容，有很大的電感成份，所以頻率高后反而阻抗會(huì)增大。有時(shí)會(huì)看到有一個(gè)電容量較大電解電容并聯(lián)了一個(gè)小電容，這時(shí)大電容通低頻，小電容通高頻。電容越大低頻越容易通過(guò)，電容越小高頻越容易通過(guò)。

以上圖為例：C5將濾除前一級(jí)U2輸出中的低頻成分、C7濾除其高頻成分，C3、C4類(lèi)似。

曾有網(wǎng)友將濾波電容比作“水塘”。由于電容的兩端電壓不會(huì)突變，由此可知，信號(hào)頻率越高則衰減越大，可很形象的說(shuō)電容像個(gè)水塘，不會(huì)因幾滴水的加入或蒸發(fā)而引起水量的變化。?電容把電壓的變動(dòng)轉(zhuǎn)化為電流的變化，頻率越高，峰值電流就越大，從而緩沖了電壓。注：濾波就是充電，放電的過(guò)程。?

②?旁路?

旁路電容一般接在信號(hào)端與地之間，主要功能是產(chǎn)生一個(gè)交流分路，從而消去進(jìn)入易感區(qū)的那些不需要的能量。

旁路電容一般作為高頻旁路器件來(lái)減小對(duì)電源模塊的瞬態(tài)電流需求。通常鋁電解電容和鉭電容比較適合作旁路電容，其電容值取決于PCB?板上的瞬態(tài)電流需求，一般在10?至470μF?范圍內(nèi)。若PCB?板上有許多集成電路、高速開(kāi)關(guān)電路和具有長(zhǎng)引線的電源，則應(yīng)選擇大容量的電容。旁路電容是為本地器件提供能量的儲(chǔ)能器件，它能使穩(wěn)壓器的輸出均勻化，降低負(fù)載需求。就像小型可充電電池一樣，旁路被充電，并向器件進(jìn)行放電。

注：為盡量減少阻抗，旁路電容要盡量靠近負(fù)載器件的供電電源管腳和地管腳。這能夠很好地防止輸入值過(guò)大而導(dǎo)致地電位抬高和噪聲。?

③?去藕?

去耦電容實(shí)際上是根據(jù)電容的使用的實(shí)際效果來(lái)命名的，一般接在電源線和地線之間，起作用主要有兩方面：濾波作用和蓄能作用。

具體的作用結(jié)合以下幾點(diǎn)來(lái)解釋?zhuān)?/p>

1、當(dāng)電源引進(jìn)電路時(shí)，電源的電壓不是恒定的，是處在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，其中帶有很多的噪聲，如果讓這些噪聲進(jìn)入到電路中就會(huì)對(duì)電路造成影響，特別是對(duì)電壓敏感的器件對(duì)電路電壓的穩(wěn)定性要求更高，以及有用到作為參考電壓的一端，影響其精確性，所以加電容能能保證電路的線性關(guān)系。（簡(jiǎn)單的理解就是電壓多了我就吸收，少了我就補(bǔ)充，保持在一個(gè)平衡的狀態(tài)）

2、有源器件在開(kāi)關(guān)時(shí)產(chǎn)生高頻的開(kāi)關(guān)噪聲，將會(huì)沿著電源線傳播，這時(shí)電容提供一個(gè)局部的直流電源給有源器件，以減少開(kāi)關(guān)噪聲在電源線的傳播，并將噪聲接引到地。

3、在空間中存在很多的電磁波，往往會(huì)干擾到芯片工作的穩(wěn)定性，芯片周?chē)娜ヱ铍娙菽軌蚝芎玫臑V除這些干擾，從另一方面說(shuō)，高頻電路中，導(dǎo)線產(chǎn)生的電感效應(yīng)對(duì)電流的阻礙作用是很大的，會(huì)導(dǎo)致電流不足，如果器件在這時(shí)候剛好就需要足夠的電流驅(qū)動(dòng)，就不能及時(shí)供給，這時(shí)，去耦電容中儲(chǔ)存的能量就能及時(shí)的補(bǔ)充這些不足，保證器件正常的工作。

注：在電路電路中，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，就是稱(chēng)呼的不一樣，旁路是把輸入信號(hào)中的干擾作為濾除對(duì)象，而去耦是把輸出信號(hào)的干擾作為濾除對(duì)象，防止干擾信號(hào)返回電源，這是他們的本質(zhì)區(qū)別。

④?儲(chǔ)能?

儲(chǔ)能型電容器通過(guò)整流器收集電荷，并將存儲(chǔ)的能量通過(guò)變換器引線傳送至電源的輸出端。電壓額定值為40～450VDC、電容值在220～150?000uF之間的鋁電解電容器(如EPCOS公司的?B43504或B43505)是較為常用的。根據(jù)不同的電源要求，器件有時(shí)會(huì)采用串聯(lián)、并聯(lián)或其組合的形式，?對(duì)于功率級(jí)超過(guò)10KW的電源，通常采用體積較大的罐形螺旋端子電容器。?

2、應(yīng)用于信號(hào)電路，主要完成耦合、振蕩/同步及時(shí)間常數(shù)的作用：?

①?耦合?

舉個(gè)例子來(lái)講，晶體管放大器發(fā)射極有一個(gè)自給偏壓電阻，它同時(shí)又使信號(hào)產(chǎn)生壓降反饋到輸入端形成了輸入輸出信號(hào)耦合，這個(gè)電阻就是產(chǎn)生了耦合的元件，如果在這個(gè)電阻兩端并聯(lián)一個(gè)電容，由于適當(dāng)容量的電容器對(duì)交流信號(hào)較小的阻抗,這樣就減小了電阻產(chǎn)生的耦合效應(yīng)，故稱(chēng)此電容為去耦電容。?

②?振蕩/同步?

包括RC、LC振蕩器及晶體的負(fù)載電容都屬于這一范疇。?

③?時(shí)間常數(shù)?

這就是常見(jiàn)的?R、C?串聯(lián)構(gòu)成的積分電路。當(dāng)輸入信號(hào)電壓加在輸入端時(shí)，電容(C)上的電壓逐漸上升。而其充電電流則隨著電壓的上升而減小。電流通過(guò)電阻(R)、電容(C)的特性通過(guò)下面的公式描述：?

i?=?(V/R)e-(t/CR)?