電容器是電路設(shè)計(jì)中最常用的設(shè)備，是無(wú)源元件之一，有源裝置簡(jiǎn)單地說(shuō)就是需要能源(電)源的裝置叫有源裝置， 無(wú)需電源的設(shè)備是無(wú)源設(shè)備。電容器在高速電路中也經(jīng)常發(fā)揮重要作用。


一般來(lái)說(shuō)，電容器的功能和用途有很多種。例如：在旁路、去藕、濾波、儲(chǔ)能等方面的作用；在振蕩、同步和時(shí)間常數(shù)的作用下……


下面詳細(xì)分析一下:


1.隔離直流:作用是防止直流通過(guò)，讓交流通過(guò)。


旁路(去耦)：為交流電路中的一些并聯(lián)元件提供低阻抗通路。


旁路電容：旁路電容器，又稱(chēng)退耦電容器，是為某一設(shè)備提供能量的儲(chǔ)能設(shè)備。它利用電容器的頻率阻抗特性（理想電容器的頻率特性隨頻率的增加而降低），就像一個(gè)池塘，可以均勻輸出輸出電壓，減少負(fù)載電壓的波動(dòng)。 旁路電容器應(yīng)盡可能靠近負(fù)載裝置的電源管腳和地管腳，這是阻抗要求。PCB特別要注意的是，只有靠近某個(gè)組件時(shí)，才能抑制電壓或其他輸電信號(hào)過(guò)大引起的地電位升高和噪聲。說(shuō)白了就是通過(guò)電容將直流電源中的交流重量耦合到電源地，凈化直流電源。如圖C1是旁路電容，畫(huà)畫(huà)時(shí)盡量靠近IC1。


去藕電容：去耦電容器是將輸出信號(hào)的干擾作為過(guò)濾對(duì)象。去耦電容器相當(dāng)于電池。利用其充放電，放大后的信號(hào)不會(huì)受到電流突變的干擾。其容量取決于信號(hào)的頻率和抑制波紋的程度。去耦電容器起到電池的作用，滿(mǎn)足驅(qū)動(dòng)電路電流的變化，避免相互耦合干擾。


旁路電容其實(shí)是去藕合的，但旁路電容器一般是指高頻旁路，即提高高頻開(kāi)關(guān)噪聲的低阻抗泄漏方式。高頻旁路電容器一般相對(duì)較小，根據(jù)諧振頻率一般采用 0.1F、0.01F 等； 而去耦合電容的容量一般較大，可能是 10F 或更大，根據(jù)電路中的分布參數(shù)和驅(qū)動(dòng)電流的變化來(lái)確定。


區(qū)別：旁路是過(guò)濾輸入信號(hào)中的干擾，而去耦是過(guò)濾輸出信號(hào)的干擾，防止干擾信號(hào)返回電源。


3.耦合：作為兩個(gè)電路之間的連接，允許交流信號(hào)通過(guò)并傳輸?shù)较乱粋€(gè)電路 。


以電容為耦合元件，將前級(jí)信號(hào)傳輸?shù)胶蠹?jí)，隔斷前級(jí)直流對(duì)后級(jí)的影響，使電路調(diào)試簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定。


如果不放大電容交流信號(hào)，就不會(huì)改變，但各級(jí)工作點(diǎn)需要重新設(shè)計(jì)。由于前后級(jí)的影響，調(diào)試工作點(diǎn)非常困難，幾乎無(wú)法在多級(jí)實(shí)現(xiàn)。


4.濾波：這對(duì)電路非常重要，CPU背后的電容基本都是這樣。


也就是說(shuō)，頻率f越大，電容器的阻抗Z就越小。低頻時(shí)，電容C可以通過(guò)有用的信號(hào)，因?yàn)樽杩筞很小，相當(dāng)于短路高頻噪聲GND上去了。


濾波作用：電容越大，阻抗越小，通過(guò)頻率越高。電解電容一般超過(guò) 1F ，其中的電感成份很大，因此頻率高后反而阻抗會(huì)大。我們經(jīng)?？吹剑袝r(shí)我們會(huì)看到一個(gè)電容量大的電解電容器并聯(lián)一個(gè)小電容器。事實(shí)上，大電容器通過(guò)低頻和小電容器通過(guò)高頻，從而充分過(guò)濾高頻和低頻。電容器頻率越高，衰減越大。電容器就像一個(gè)池塘。幾滴水不足以引起很大的變化，也就是說(shuō)，當(dāng)電壓波動(dòng)不大時(shí)，電壓可以緩沖。


5.溫度補(bǔ)償:補(bǔ)償其他部件對(duì)溫度適應(yīng)性不足的影響，提高電路穩(wěn)定性。


分析：由于定時(shí)電容的容量決定了振蕩器的振蕩頻率，因此要求定時(shí)電容的容量非常穩(wěn)定，不會(huì)隨著環(huán)境濕度的變化而變化，從而穩(wěn)定振蕩器的振蕩頻率。因此，采用正負(fù)溫度系數(shù)的電容釋放連接來(lái)補(bǔ)充溫度。


當(dāng)工作溫度升高時(shí)，Cl容量在增加，而C2的容量在減小，兩個(gè)電容并聯(lián)后的總?cè)萘渴莾蓚€(gè)電容之和，因?yàn)橐粋€(gè)容量在增加，另一個(gè)容量在減少，所以總?cè)萘炕静蛔儭?br />

同樣，當(dāng)溫度下降時(shí)，一個(gè)電容器的容量在下降，另一個(gè)電容器的容量在增加，總?cè)萘炕颈３植蛔?，穩(wěn)定振蕩頻率，達(dá)到溫度補(bǔ)償?shù)哪康摹?br />

6.計(jì)時(shí):電容器與電阻器一起使用，確定電路的時(shí)間常數(shù)。


當(dāng)輸入信號(hào)從低到高跳轉(zhuǎn)時(shí)，在緩沖1后輸入RC電路。電容充電的特性使得B點(diǎn)的信號(hào)不會(huì)隨著輸入信號(hào)立即跳轉(zhuǎn)，而是有一個(gè)逐漸擴(kuò)大的過(guò)程。當(dāng)它變大到一定程度時(shí)，緩沖2翻轉(zhuǎn)，在輸出端從低到高延遲跳轉(zhuǎn)。


時(shí)間常數(shù)：以常見(jiàn)的 RC 以串聯(lián)構(gòu)成積分電路為例。當(dāng)輸入信號(hào)電壓添加到輸入端時(shí)，電容器上的電壓逐漸上升。隨著電壓的升高，電阻R和電容C串聯(lián)連接到輸入信號(hào)VI，信號(hào)由電容C輸出V0，當(dāng)RC (τ)輸入方波的數(shù)值和寬度tW之間滿(mǎn)足：τ》》tW，這種電路稱(chēng)為積分電路


7.調(diào)諧:系統(tǒng)調(diào)諧與頻率相關(guān)的電路，如手機(jī)、收音機(jī)、電視等。


二極管調(diào)諧電路極管


因?yàn)閘c調(diào)諧振蕩電路的諧振頻率是lc的函數(shù)，我們發(fā)現(xiàn)振蕩電路的最大與最小諧振頻率之比隨著電容比的平方根變化。此處電容比是指反偏電壓最小時(shí)的電容與反偏電壓最大時(shí)的電容之比。因而，電路的調(diào)諧特征曲線(xiàn)（偏壓一諧振頻率）基本上是一條拋物線(xiàn)。


8.整流:在預(yù)定時(shí)間打開(kāi)或關(guān)閉導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件。


9.儲(chǔ)能:必要時(shí)釋放儲(chǔ)能。


比如相機(jī)閃光燈、加熱設(shè)備等。(現(xiàn)在有些電容器的儲(chǔ)能水平接近鋰電池的水平，一個(gè)電容器儲(chǔ)存的電能可以供手機(jī)使用一天。


儲(chǔ)能作用：一般來(lái)說(shuō)，電解電容會(huì)起到儲(chǔ)能的作用。對(duì)于具有特殊儲(chǔ)能功能的電容器，電容儲(chǔ)能機(jī)制為雙層電容器和法拉第電容器，主要形式為超級(jí)電容儲(chǔ)能，其中超級(jí)電容器采用雙層原理，當(dāng)外部電壓加到超級(jí)電容器的兩個(gè)電極板上時(shí)，與普通電容器一樣，電極板的正電極儲(chǔ)存正電荷，負(fù)電極板儲(chǔ)存負(fù)電荷，在電解質(zhì)和電極之間的界面上形成相反的電荷，以平衡電解質(zhì)的內(nèi)電場(chǎng)。這種正負(fù)電荷在兩個(gè)不同相之間的接觸面上排列在正負(fù)電荷之間的相反位置。這種電荷分布層稱(chēng)為雙層，因此電容非常大。