一、什么是電容
眾所周知,兩個相互靠近的導(dǎo)體,中間夾一層不導(dǎo)電的絕緣介質(zhì),這就構(gòu)成了電容器。當(dāng)電容器的兩個極板之間加上電壓時,電容器就會儲存電荷。電容器的電容量在數(shù)值上等于一個導(dǎo)電極板上的電荷量與兩個極板之間的電壓之比。電容器的電容量的基本單位是法拉(F)。在電路圖中通常用字母C表示電容元件。 電容器在調(diào)諧、旁路、耦合、濾波等電路中起著重要的作用。晶體管收音機的調(diào)諧電路要用到它,彩色電視機的耦合電路、旁路電路等也要用到它。
電容器是儲存電量和電能(電勢能)的元件。一個導(dǎo)體被另一個導(dǎo)體所包圍,或者由一個導(dǎo)體發(fā)出的電場線全部終止在另一個導(dǎo)體的導(dǎo)體系,稱為電容器。
平行板電容器的電容公式:
其中,UA-UB為兩平行板間的電勢差,εr為相對介電常數(shù),k為靜電力常量,S為兩板正對面積,d為兩板間距離。說明:平行板電容器內(nèi)的電場是勻強電場。
電容與電容器不同。電容為基本物理量,符號C,單位為F(法拉)。
通用公式C=Q/U,平行板電容器專用公式:板間電場強度E=U/d。
二、電容器的作用
●耦合:用在耦合電路中的電容稱為耦合電容,在阻容耦合放大器和其他電容耦合電路中大量使用這種電容電路,起隔直流通交流作用。
●濾波:用在濾波電路中的電容器稱為濾波電容,在電源濾波和各種濾波器電路中使用這種電容電路,濾波電容將一定頻段內(nèi)的信號從總信號中去除。
●退耦:用在退耦電路中的電容器稱為退耦電容,在多級放大器的直流電壓供給電路中使用這種電容電路,退耦電容消除每級放大器之間的有害低頻交連。
●高頻消振:用在高頻消振電路中的電容稱為高頻消振電容,在音頻負(fù)反饋放大器中,為了消振可能出現(xiàn)的高頻自激,采用這種電容電路,以消除放大器可能出現(xiàn)的高頻嘯叫。
●諧振:用在LC諧振電路中的電容器稱為諧振電容,LC并聯(lián)和串聯(lián)諧振電路中都需這種電容電路。
●旁路:用在旁路電路中的電容器稱為旁路電容,電路中如果需要從信號中去掉某一頻段的信號,可以使用旁路電容電路,根據(jù)所去掉信號頻率不同,有全頻域(所有交流信號)旁路電容電路和高頻旁路電容電路。
●中和:用在中和電路中的電容器稱為中和電容。在收音機高頻和中頻放大器,電視機高頻放大器中,采用這種中和電容電路,以消除自激。
●定時:用在定時電路中的電容器稱為定時電容。在需要通過電容充電、放電進(jìn)行時間控制的電路中使用定時電容電路,電容起控制時間常數(shù)大小的作用。
●積分:用在積分電路中的電容器稱為積分電容。在電勢場掃描的同步分離電路中,采用這種積分電容電路,可以從場復(fù)合同步信號中取出場同步信號。
●微分:用在微分電路中的電容器稱為微分電容。在觸發(fā)器電路中為了得到尖頂觸發(fā)信號,采用這種微分電容電路,以從各類(主要是矩形脈沖)信號中得到尖頂脈沖觸發(fā)信號。
●補償:用在補償電路中的電容器稱為補償電容,在卡座的低音補償電路中,使用這種低頻補償電容電路,以提升放音信號中的低頻信號,此外,還有高頻補償電容電路。
●自舉:用在自舉電路中的電容器稱為自舉電容,常用的OTL功率放大器輸出級電路采用這種自舉電容電路,以通過正反饋的方式少量提升信號的正半周幅度。
●分頻:在分頻電路中的電容器稱為分頻電容,在音箱的揚聲器分頻電路中,使用分頻電容電路,以使高頻揚聲器工作在高頻段,中頻揚聲器工作在中頻段,低頻揚聲器工作在低頻段。
●負(fù)載電容:是指與石英晶體諧振器一起決定負(fù)載諧振頻率的有效外界電容。負(fù)載電容常用的標(biāo)準(zhǔn)值有16pF、20pF、30pF、50pF和100pF。負(fù)載電容可以根據(jù)具體情況作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,通過調(diào)整一般可以將諧振器的工作頻率調(diào)到標(biāo)稱值。
三、電容的分類
根據(jù)分析統(tǒng)計,電容器主要分為以下10類:
1.按照結(jié)構(gòu)分三大類:固定電容器、可變電容器和微調(diào)電容器。
2.按電介質(zhì)分類:有機介質(zhì)電容器、無機介質(zhì)電容器、電解電容器、電熱電容器和空氣介質(zhì)電容器等。
3. 按用途分有:高頻旁路電容器、低頻旁路電容器、濾波電容器、調(diào)諧電容器、高頻耦合電容器、低頻耦合電容器、小型電容器。
4.按制造材料的不同可以分為:瓷介電容、滌綸電容、電解電容、鉭電容,還有先進(jìn)的聚丙烯電容等等。
5.高頻旁路:陶瓷電容器、云母電容器、玻璃膜電容器、滌綸電容器、玻璃釉電容器。
6.低頻旁路:紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、滌綸電容器。
7、濾波:鋁電解電容器、紙介電容器、復(fù)合紙介電容器、液體鉭電容器。
8.調(diào)諧:陶瓷電容器、云母電容器、玻璃膜電容器、聚苯乙烯電容器。
9.低耦合:紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、滌綸電容器、固體鉭電容器。
10.小型電容:金屬化紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、聚苯乙烯電容器、固體鉭電容器、玻璃釉電容器、金屬化滌綸電容器、聚丙烯電容器、云母電容器。
四、如何選擇合適的電容?
電容的選擇,無外乎這些。首先,要明確所需要的電容類型,薄膜電容,mlcc,鉭電容,還是鋁電解電容;其次確定電容容值,封裝大小,電壓,介質(zhì)等參數(shù); 然后根據(jù)所需要的參數(shù)選擇相應(yīng)的品牌和價格,今天就來介紹一下如何在應(yīng)用中選擇合適的電容。
(1)應(yīng)根據(jù)電路要求選擇電容器的類型。對于要求不高的低頻電路和直流電路,一般可選用紙介電容器,也可選用低頻瓷介電容器。在高頻電路中,當(dāng)電氣性能要求較高時,可選用云母電容器、高頻瓷介電容器或穿心瓷介電容器。
在要求較高的中頻及低頻電路中,可選用塑料薄膜電容器。在電源濾波、去耦電路中,一般可選用鋁電解電容器。對于要求可靠性高、穩(wěn)定性高的電路中,應(yīng)選用云母電容器、薄膜電容器或鉭電解電容器。對于高壓電路,應(yīng)選用高壓瓷介電容器或其他類型的高壓電容器。對于調(diào)諧電路,應(yīng)選用可變電容器及微調(diào)
電容器。
(2)合理確定電容器的電容量及允許偏差。在低頻的耦合及去耦電路中,一般對電容器的電容量要求不太嚴(yán)格,只要按計算值選取稍大一些的電容量便可以了。在定時電路、振蕩回路及音調(diào)控制等電路中,對電容器的電容量要求較為嚴(yán)格,因此選取電容量的標(biāo)稱值應(yīng)盡量與計算的電容值相一致或盡量接近,應(yīng)盡量選精度高的電容器。
在一些特殊的電路中,往往對電容器的電容量要求非常精確,此時應(yīng)選用允許偏差在±0.1%~±0.5%范圍內(nèi)的高精度電容器。
(3)選用電容器的工作電壓應(yīng)符合電路要求。一般情況下,選用電容器的額定電壓應(yīng)是實際工作電壓的1.2~1.3倍。對于工作環(huán)境溫度較高或穩(wěn)定性較差的電路,選用電容器的額定電壓應(yīng)考慮降額使用,留有更大的余量才好。若電容器所在電路中的工作電壓高于電容器的額定電壓,往往電容器極易發(fā)生擊穿現(xiàn)象,使整個電路無法正常工作。
電容器的額定電壓一般是指直流電壓,若要用于交流電路,應(yīng)根據(jù)電容器的特性及規(guī)格選用;若要用于脈動電路,則應(yīng)按交、直流分量總和不得超過電容器的額定電壓來選用。
(4)優(yōu)先選用絕緣電阻大、介質(zhì)損耗小、漏電流小的電容器。
(5)應(yīng)根據(jù)電容器工作環(huán)境選擇電容器。電容器的性能參數(shù)與使用環(huán)境的條件密切相關(guān),因此在選用電容器時應(yīng)注意:
①在高溫條件下使用的電容器應(yīng)選用工作溫度高的電容器;
②在潮濕環(huán)境中工作的電路,應(yīng)選用抗?jié)裥院玫拿芊怆娙萜?
③在低溫條件下使用的電容器,應(yīng)選用耐寒的電容器,這對電解電容器來說尤為重要,
因為普通的電解電容器在低溫條件下會使電解液結(jié)冰而失效。
(6)選用電容器時應(yīng)考慮安裝現(xiàn)場的要求。
電容器的外形有很多種,選用時應(yīng)根據(jù)實際情況來選擇電容器的形狀及引腳尺寸。
五、總結(jié)
總體來說,電容是我們在電路中經(jīng)常用到的無源器件,經(jīng)常見到的幾種有鋁電解電容,濾波電容,鉭電容,貼片陶瓷電容等。由于每種電容的特性決定了相應(yīng)的使用場合不同。在實際應(yīng)用中,多總結(jié),多看手冊,不斷積累在實際電路中選擇電容的技巧,這樣才能以不變應(yīng)萬變。
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