去耦电容则是把输出信号的干扰作为滤除对象。它相当于电池,利用其充放电功能,使得放大后的信号不会因电流的突变而受干扰。其容量根据信号的频率、抑制波纹程度而定,去耦电容的作用是满足驱动电路电流的变化,避免相互间的耦合干扰。 旁路电容实际上也是去耦合的,只是旁路电容一般指高频旁路,即为高频的开关噪声提供一条低阻抗泄放途径。高频旁路电容一般比较小,根据谐振频率通常取 0.1μF、0.01μF 等;而去耦合电容的容量一般较大,可能是 10μF 或者更大,具体依据电路中分布参数以及驱动电流的变化大小来确定。如图 C3 为去耦电容。 它们的区别在于,旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象,而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象,防止干扰信号返回电源。 3、耦合 电容作为两个电路之间的连接元件,允许交流信号通过并传输到下电路。用电容做耦合元件,能够将前级信号传递到后,并且隔断前的直流对后的影响,使电路调试简单,性能稳定。如果不加电容,交流信号放大不会改变,但各级工作点需重新设计,由于前后级相互影响,调试工作点非常困难,在多级电路中几乎无法实现。 4、滤波 滤波对电路而言非常重要,CPU 背后的电容基本都起到滤波作用。电容的阻抗 Z 与频率 f 成反比,即频率 f 越大,电容的阻抗 Z 越小。当低频时,电容 C 由于阻抗 Z 比较大,有用信号可以顺利通过;当高频时,电容 C 由于阻抗 Z 已经很小了,相当于把高频噪声短路到 GND 上去了。 理想电容中,电容越大,阻抗越小,通过的频率也越高。电解电容一般超过 1μF,其中的电感成份很大,因此频率高后反而阻抗会增大。我们经常会看到一个电容量较大的电解电容并联一个小电容,这是因为大电容通低频,小电容通高频,这样才能充分滤除高低频信号。电容就像一个水塘,几滴水不足以引起它的很大变化,也就是说当电压波动不是很大时,电容可以起到缓冲作用。如图 C2 所示。
5、温度补偿 电容可以针对其他元件对温度的适应性不够带来的影响进行补偿,从而改善电路的稳定性。由于定时电容的容量决定了行振荡器的振荡频率,所以要求定时电容的容量非常稳定,不随环境湿度变化而变化,这样才能使行振荡器的振荡频率稳定。因此采用正、负温度系数的电容串联,进行温度互补。当工作温度升高时,C1 的容量在增大,而 C2 的容量在减小,两只电容并联后的总容量为两只电容容量之和,由于一个容量在增大而另一个在减小,所以总容量基本不变。同理,在温度降低时,一个电容的容量在减小而另一个在增大,总的容量基本不变,从而稳定了振荡频率,实现温度补偿目的。 6、计时 电容器与电阻器配合使用,可以确定电路的时间常数。输入信号由低向高跳变时,经过缓冲 1 后输入 RC 电路。电容充电的特性使 B 点的信号并不会跟随输入信号立即跳变,而是有一个逐渐变大的过程。当变大到一定程度时,缓冲 2 翻转,在输出端得到了一个延迟的由低向高的跳变。以常见的 RC 串联构成积分电路为例,当输入信号电压加在输入端时,电容上的电压逐渐上升,而其充电电流则随着电压的上升而减小。电阻 R 和电容 C 串联接入输入信号 VI,由电容 C 输出信号 V0,当 RC(τ)数值与输入方波宽度 tW 之间满足:τ》》tW,这种电路称为积分电路。 7、调谐 电容可对与频率相关的电路进行系统调谐,比如在手机、收音机、电视机等设备中。因为 LC 调谐的振荡电路的谐振频率是 LC 的函数,我们发现振荡电路的与谐振频率之比随着电容比的平方根变化。此处电容比是指反偏电压时的电容与反偏电压时的电容之比。因而,电路的调谐特征曲线(偏压 — 谐振频率)基本上是一条抛物线。 8、整流 电容可以在预定的时间开或者关半闭导体开关元件。 9、储能 电容能够储存电能,用于在需要的时候释放。例如相机闪光灯、加热设备等。如今某些电容的储能水平已经接近锂电池的水准,一个电容储存的电能可以供一个手机使用一天。一般地,电解电容都会有储能的作用。对于专门用于储能的电容,其储能机理为双电层电容以及法拉第电容,主要形式为超级电容储能。超级电容器是利用双电层原理的电容器,当外加电压加到超级电容器的两个极板上时,与普通电容器一样,极板的正电极存储正电荷,负极板存储负电荷。在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下,在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷,以平衡电解液的内电场。这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上,以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上,这个电荷分布层叫做双电层,因此电容量非常大。