●● 行業(yè)應(yīng)用 ●●
APPLICATION INDUSTRY
●● 電路運(yùn)用 ●●
CIRCUIT APPLICATION
電容器是一種存儲(chǔ)電能的組件,在電子設(shè)備中會(huì)被大量使用的電子組件,主要應(yīng)用于隔直、耦合、旁路、濾波、調(diào)諧回路、控制電路等方面。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展,尤其是整機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,如以手機(jī)、平板顯示、車用電子 等新型電子產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn),給電容器的發(fā)展帶來了良好的發(fā)展機(jī)遇。
Filtering(濾波)
濾波是電容對特定頻率的等效容抗小,近似短路來實(shí)現(xiàn)的。電容器的特點(diǎn)就是對直流電表現(xiàn)出的阻抗極大,相當(dāng)于不通。對交流點(diǎn),頻率越高,阻抗越小。電容器的這個(gè)特點(diǎn),我們就可以把混雜在直流電里的交流成分過濾出來,所以叫“濾波”。即頻率f越大,電容的阻抗Z越小。
當(dāng)?shù)皖l時(shí),電容C由于阻抗Z比較大,有用信號(hào)可以順利通過;
當(dāng)高頻時(shí),電容C由于阻抗Z已經(jīng)很小了,相當(dāng)于把高頻噪聲短路到GND上去了。
通常CPU背面的電容基本作為濾波。
Coupling(耦合)
耦合電容就是用于耦合作用的電容。耦合電容的作用是將前級(jí)信號(hào)盡可能無損耗地加到后級(jí)電路中,同時(shí)去掉不需要的信號(hào)。例如,耦合電容能在將交流信號(hào)從前級(jí)耦合到后級(jí)的同時(shí)隔開前級(jí)電路中的直流成分,這是因?yàn)殡娙菥哂懈糁蓖ń坏奶匦?。耦合的作用是將交流信?hào)從前一級(jí)傳到下一級(jí)。耦合的方法還有直接耦合和變壓器耦合的方法。直接耦合效率最高,信號(hào)又不失真,但是,前后兩級(jí)工作點(diǎn)的調(diào)整比較復(fù)雜,相互牽連。為了使后一級(jí)的工作點(diǎn)不受前一級(jí)的影響,就需要在直流方面把前一級(jí)和后一級(jí)分開,同時(shí),又能使交流信號(hào)從前一級(jí)順利的傳遞到后一級(jí),同時(shí)能完成這一任務(wù)的方法就是采用電容傳輸或者變壓器傳輸來實(shí)現(xiàn)。他們都能傳遞交流信號(hào)和隔斷直流,使前后級(jí)的工作點(diǎn)互不牽連。但不同的是,用電容傳輸時(shí),信號(hào)的相位要延遲一些,用變壓器傳輸時(shí),信號(hào)的高頻成分要損失一些。一般情況下,小信號(hào)傳輸時(shí),常用電容作為耦合元件,大信號(hào)或者強(qiáng)信號(hào)傳輸時(shí),常用變壓器作為耦合元件。由于電容的隔直作用,阻容耦合電路不能用于直流放大器中。
Coupling(耦合)
阻容耦合方式:將放大電路的前級(jí)輸出端通過電容接到后級(jí)輸入端,稱為阻容耦合方式。
直流分析:由于電容對直流量的電抗為無窮大,因而阻容耦合放大電路各級(jí)之間的直流通路不相通,各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立。
交流分析:只要輸入信號(hào)頻率較高,耦合電容容量較大,前級(jí)的輸出信號(hào)可幾乎沒有衰減地傳遞到后級(jí)的輸入端。因此,在分立元件電路中阻容耦合方式得到非常廣的應(yīng)用。
阻容耦合電路的缺點(diǎn):首先,不適合傳送緩慢變化的信號(hào),當(dāng)緩慢變化的信號(hào)通過電容時(shí),將嚴(yán)重被衰減,由于電容有“隔直”作用,因此直流成分的變化不能通過電容。更重要的是,由于集成電路工藝很難制造大容量的電容,因此,阻容耦合方式在集成放大電路中無法采用。
De-Coupling(去偶)
為保證前后級(jí)間傳遞信號(hào)而不互相影響各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)的而采取的措施。在電源中退耦表示,當(dāng)芯片內(nèi)部進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作或輸出發(fā)生變化時(shí),需 要瞬時(shí)從電源在線抽取較大電流,該瞬時(shí)的大電流可能導(dǎo)致電源在線電壓的降低,從而引起對自身和其他器件的干擾。為了減少這種干擾,需要在芯片附近設(shè)置一個(gè) 儲(chǔ)電的“小水池”以提供這種瞬時(shí)的大電流能力。
在電路板的電源接入端放置一個(gè)1~10μF的電容,濾除低頻噪聲;在電路板上每個(gè)器件的電源與地線之間放置一個(gè)0.01~0.1μF的電容,濾除高頻噪聲。
如上圖所示,一個(gè)LDO的輸入和輸出各加了兩個(gè)電容,分別是104(100nF)和10uF。
By-Pass(旁路)
指給信號(hào)中的某些有害部分提供一條低阻抗的通路。電源中高頻干擾是典型的無用成分,需要將其在進(jìn)入目標(biāo)芯片之前提前干掉,一般我們采用電容到達(dá)該目的。用于該目的的電容就是所謂的旁路電容(Bypass Capacitor),它利用了電容的頻率阻抗特性(理想電容的頻率特性隨頻率的升高,阻抗降低),可以看出旁路電容主要針對高頻干擾(高是相對的,一般認(rèn)為20MHz以上為高頻干擾,20MHz以下為低頻紋波)。
在電路板的電源接入端放置一個(gè)1~10μF的電容,濾除低頻噪聲;在電路板上每個(gè)器件的電源與地線之間放置一個(gè)0.01~0.1μF的電容,濾除高頻噪聲。在電源電路中,旁路和退耦都是為了減少電源噪聲。旁路主要是為了減少電源上的噪聲對器件本身的干擾(自我保護(hù));退耦是為了減少器件產(chǎn)生的噪聲對電源的干擾(家丑不外揚(yáng))。有人說退耦是針對低頻、旁路是針對高頻,我認(rèn)為這樣說是不準(zhǔn)確的,高速芯片內(nèi)部開關(guān)操作可能高達(dá)上GHz,由此引起對電源線的干擾明顯已經(jīng)不屬于低頻的范圍,為此目的的退耦電容同樣需要有很好的高頻特性。
By-Pass(旁路)
旁路電容一般接在放大器的輸入端或輸出端,用來濾除一些不需要的交流干擾,也有用來給有用的交流信號(hào)提供一個(gè)交流通道,使其不受衰減。像圖電路中的電容C2即為旁路電容。
在電路板的電源接入端放置一個(gè)1~10μF的電容,濾除低頻噪聲;在電路板上每個(gè)器件的電源與地線之間放置一個(gè)0.01~0.1μF的電容,濾除高頻噪聲。圖中的三極管Q1及外圍元件組成一個(gè)單管放大器,Rb為三極管的基極偏置電阻,發(fā)射極接的Re為負(fù)反饋電阻,用于穩(wěn)定Q1的靜態(tài)工作點(diǎn)。這個(gè)電路中若沒有電容C2,Re對有用的交流信號(hào)也具有負(fù)反饋?zhàn)饔?,此時(shí)會(huì)使放大器的交流增益降低,為了消除Re對交流信號(hào)的負(fù)反饋,一般都在其兩端并聯(lián)一個(gè)旁路電容,這樣對于交流信號(hào),Q1的發(fā)射極相當(dāng)于直接接地,放大器具有較高的交流增益,這就是旁路電容的作用之一。
旁路電容一般可以選用鋁電解電容、獨(dú)石電容或瓷片電容,具體選用哪種電容以及選用多大容量的電容作為旁路電容,這要視交流信號(hào)的頻率而定。像圖1所示的低頻放大電路中,C2一般選用數(shù)十μF的鋁電解電容即可,若是高頻電路,該電容可以選用幾nF到幾十nF的瓷片電容或獨(dú)石電容。
Bridge-Rectifiers
橋式整流即橋式整流器,英文 BRIDGE RECTIFIERS,也叫做整流橋堆,是利用二極管的單向?qū)ㄐ赃M(jìn)行整流的最常用的電路,常用來將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姟?/span>
在電源電路的三種整流電路中,只有全波整流電路要求電源變壓器的次級(jí)線圈設(shè)有中心抽頭,其他兩種電路對電源變壓器沒有抽頭要求。另外,半波整流電路中只用一只二極管,全波整流電路中要用兩只二極管,而橋式整流電路中則要用四只二極管。根據(jù)上述兩個(gè)特點(diǎn),可以方便地分辨出三種整流電路的類型,但要注意以電源變壓器有無抽頭來分辨三種整流電路比較準(zhǔn)確。
橋式整流功能
1)濾波,利用電容器隔直通交的特性將整流后的殘留交流成份旁路回流!
2)整形,全波整流后的輸出不是平直的直流電壓,而是每秒100個(gè)從零到最大值,又從最大值到零的脈動(dòng)直流電壓。這樣的不平穩(wěn)電壓是無法供后級(jí)電路直流要求的(充電和加熱等直功耗設(shè)備除外)利用電容器的充放電特性(高充低放)可使輸出電壓穩(wěn)定于一平滑平均值;
3)提升平均值,因整流輸出是脈動(dòng)而平均有效值就低于原交流電壓值很多,減去整流管的正向壓降看,其整體效率就很低,而電容器的峰值充電特性(兩端電壓可達(dá)峰值)可使輸出電壓接近于原脈動(dòng)電壓的峰值(原交流的1.414倍)這就很大程度上提高了輸出的效率。
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