求电容在电路中的作用及电容滤波原理？？_电容器_百科问答
求电容在电路中的作用及电容滤波原理？？
提问者:雷颐功
电容器在电子电路中几乎是不可缺少的储能元件，它具有隔断直流、连通交流、阻止低频的特性。广泛应用在耦合、隔直、旁路、滤波、调谐、能量转换和自动控制等电路中。熟悉电容器在不同电路中的名称意义，有助于我们读懂电子电路图。1、滤波电容：接在直流电源的正、负极之间，以滤除直流电源中不需要的交流成分，使直流电变平滑。 一般采用大容量的电解电容器或钽电容，也可以在电路中同时并接其他类型的小容量电容以滤除高频交流电。2、去耦电容：接在放大电路的电源正、负极之间，防止由于电源内阻形成的正反馈而引起的寄生震荡。3、耦合电容：接在交流信号处理电路中，用于连接信号源和信号处理电路或者作两放大器的级间连接，用以隔断直流，让交流信号或脉冲信号通过，使前后级放大电路的直流工作点互不影响。4、旁路电容：接在交、直流信号的电路中，将电容并接在电阻两端或由电路的某点跨接到公共电位上，为交流信号或脉冲信号设置一条通路，避免交流信号成分因通过电阻产生压降衰减。5、调谐电容：连接在谐振电路的振荡线圈两端，起到选择振荡频率的作用。6、衬垫电容与谐振电容：主电容串联的辅助性电容，调整它可使振荡信号频率范围变小，能显著地提高低频端的振荡频率。是当地选定衬垫电容的容量，可以将低端频率曲线向上提升，接近于理想频率跟踪曲线。7、补偿电容：与谐振电路主电容并联的辅助性电容，调整该电容能使振荡信号频率范围扩大。8、中和电容：并接在三极管放大器的基极与发射极之间，构成负反馈网络，以抑制三极管间电容造成的自激振荡。9、稳频电容：在振荡电路中起稳定振荡频率的作用。10、定时电容：在RC时间常数电路中与电阻R串联，共同决定充放电时间长短的电容。11、加速电容：接在振荡器反馈电路中，使正反馈过程加速，提高振荡信号的幅度。12、缩短电容：在UHF高频头电路中，为了缩短振荡电感器长度而串接的电容。13、克拉泼电容：在电容三点式振荡电路中，与电感振荡线圈串联的电容，起到消除晶体管结电容对频率稳定性影响的作用。14、锡拉电容：在电容三点式振荡电路中，与电感振荡线圈两端并联的电容，起到消除晶体管结电容的影响，使振荡器在高频端容易起振。15、稳幅电容：在鉴频器中，用于稳定输出信号的幅度。16、预加重电容：为了避免音频调制信号在处理过程中造成对分频量衰减和丢失，而设置的RC高频分量提升网络电容。17、去加重电容：为恢复原伴音信号，要求对音频信号中经预加重所提升的高频分量和噪声一起衰减掉，设置在RC网络中的电容。18、移相电容：用于改变交流信号相位的电容。19、反馈电容：跨接于放大器的输入与输出端之间，使输出信号回输到输入端的电容。20、降压限流电容：串联在交流电回路中，利用电容对交流电的容抗特性，对交流电进行限流，从而构成分压电路。21、逆程电容：用于行扫描输出电路，并接在行输出管的集电极与发射极之间，以产生高压行扫描锯齿波逆程脉冲，其耐压一般在1500V以上。22、校正电容：串接在偏转线圈回路中，用于校正显像管边缘的延伸线性失真。23、自举升压电容：利用电容器的充、放电储能特性提升电路某点的电位，使该点电位达到供电端电压值的2倍。24、消亮点电容：设置在视放电路中，用于关机时消除显像管上残余亮点的电容。25、软启动电容：一般接在开关电源的开关管基极上，防止在开启电源时，过大的浪涌电流或过高的峰值电压加到开关管基极上，导致开关管损坏。26、启动电容：串接在单相电动机的副绕组上，为电动机提供启动移相交流电压。在电动机正常运转后与副绕组断开。27、运转电容：与单相电动机的副绕组串联，为电动机副绕组提供移相交流电流。在电动机正常运行时，与副绕组保持串接。 电容器在电子线路中的作用一般概括为：通交流、阻直流。电容器通常起滤波、旁路、耦合、去耦、转相等电气作用。用作贮能元件也是电容器的一个重要应用领域，同电池等储能元件相比，电容器可以瞬时充放电，并且充放电电流基本上不受限制，可以为某些设备提供大功率的瞬时脉冲电流。1 、隔直流：作用是阻止直流而让交流通过。 2 、旁路（去耦）：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。 3 、耦合：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路 4 、平滑或滤波： 将整流以后的脉状波变为接近直流的平滑波，或将纹波及干扰波虑除。 5 、温度补偿：针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响，而进行补偿，改善电路的温度稳定性。 6 、计时：电容器与电阻器配合使用，确定电路的时间常数。 7 、调谐：对与频率相关的电路进行系统调谐，比如手机、收音机、电视机。8 、储能： 储能型电容器通过整流器收集电荷，并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出端。电压额定值为 40 ～ 450VDC 、电容值在 220 ～ 150 000μF 之间的铝电解电容器为较常见的规格。根据不同的电源要求，器件有时会采用串联、并联或其组合的形式， 对于功率级超过 10KW 的电源，通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容器。 9、浪涌电压保护：开关频率很高的现代功率半导体器件易受潜在的损害性电压尖峰脉冲的影响。跨接在功率半导体器件两端的浪涌电压保护电容器通过吸收电压脉冲限制了峰值电压，从而对半导体器件起到了保护作用，使得浪涌电压保护电容器成为功率元件库中的重要一员。 半导体器件的额定电压和电流值及其开关频率左右着浪涌电压保护电容器的选择。由于这些电容器承受着很陡的 dv/dt 值，因此，对于这种应用而言，薄膜电容器是恰当之选。不能仅根据电容值 / 电压值来选择电容器。在选择浪涌电压保护电容器时，还应考虑所需的 dv/dt 值。 10 、 EMI/RFI 抑制： 这些电容器连接在电源的输入端，以减轻由半导体所产生的电磁或无线电干扰。由于直接与主输入线相连，这些电容器易遭受到破坏性的过压和瞬态电压。采用塑膜技术的 X- 级和 Y- 级电容器提供了最为廉价的抑制方法之一。抑制电容器的阻抗随着频率的增加而减小，允许高频电流通过电容器。 X 电容器在线路之间对此电流提供“短路”， Y 电容器则在线路与接地设备之间对此电流提供“短路”。 11 、控制和逻辑电路 ：各类电容器均可能被应用于电源控制电路中。除非是在恶劣环境条件的要求，否则这些电容器的选择一般都是低电压低损耗的通用型元件。 整流电路的输出电压不是纯粹的直流，从示波器观察整流电路的输出，与直流相差很大，波形中含有较大的脉动成分，称为纹波。为获得比较理想的直流电压，需要利用具有储能作用的电抗性元件（如电容、电感）组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分以获得直流电压。 常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等)。有源滤波的主要形式是有源RC滤波，也被称作电子滤波器。直流电中的脉动成分的大小用脉动系数来表示，此值越大，则滤波器的滤波效果越差。　　脉动系数(S)=输出电压交流分量的基波最大值／输出电压的直流分量　　半波整流输出电压的脉动系数为S=1．57，全波整流和桥式整流的输出电压的脉动系数S≈O．67。对于全波和桥式整流电路采用C型滤波电路后，其脉动系数S=1／(4(RLC／T-1)。(T为整流输出的直流脉动电压的周期。)电阻滤波电路RC-π型滤波电路，实质上是在电容滤波的基础上再加一级RC滤波电路组成的。如图1(B)RC滤波电路。若用S表示C1两端电压的脉动系数，则输出电压两端的脉动系数S=(1/ωC2R)S。 　　由分析可知，电阻R的作用是将残余的纹波电压降落在电阻两端，最后由C2再旁路掉。在ω值一定的情况下，R愈大，C2愈大，则脉动系数愈小，也就是滤波效果就越好。而R值增大时，电阻上的直流压降会增大，这样就增大了直流电源的内部损耗；若增大C2的电容量，又会增大电容器的体积和重量，实现起来也不现实。这种电路一般用于负载电流比较小的场合.电感滤波电路 根据电抗性元件对交、直流阻抗的不同，由电容C及电感L所组成的滤波电路的基本形式如图1所示。因为电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C并联在负载两端。电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L应与负载串联。 （A）电容滤波 （B） C-R-C或RC-π型电阻滤波 脉动系数S=(1/ωC2R')S' （C） L-C电感滤波 （D） π型滤波或叫C-L-C滤波 图1 无源滤波电路的基本形式并联的电容器C在输入电压升高时，给电容器充电，可把部分能量存储在电容器中。而当输入电压降低时，电容两端电压以指数规律放电，就可以把存储的能量释放出来。经过滤波电路向负载放电，负载上得到的输出电压就比较平滑，起到了平波作用。若采用电感滤波，当输入电压增高时，与负载串联的电感L中的电流增加，因此电感L将存储部分磁场能量，当电流减小时，又将能量释放出来，使负载电流变得平滑，因此，电感L也有平波作用。 利用储能元件电感器L的电流不能突变的特点，在整流电路的负载回路中串联一个电感，使输出电流波形较为平滑。因为电感对直流的阻抗小，交流的阻抗大，因此能够得到较好的滤波效果而直流损失小。电感滤波缺点是体积大,成本高. 桥式整流电感滤波电路如图2所示。电感滤波的波形图如图2所示。根据电感的特点，当输出电流发生变化时，L中将感应出一个反电势，使整流管的导电角增大，其方向将阻止电流发生变化。 图2电感滤波电路 在桥式整流电路中，当u2正半周时，D1、D3导电，电感中的电流将滞后u2不到90°。当u2超过90°后开始下降，电感上的反电势有助于D1、D3继续导电。当u2处于负半周时，D2、D4导电，变压器副边电压全部加到D1、D3两端，致使D1、D3反偏而截止，此时，电感中的电流将经由D2、D4提供。由于桥式电路的对称性和电感中电流的连续性，四个二极管D1、D3；D2、D4的导电角θ都是180°，这一点与电容滤波电路不同。图3电感滤波电路波形图已知桥式整流电路二极管的导通角是180°，整流输出电压是半个半个正弦波，其平均值约为 。电感滤波电路，二极管的导通角也是180°，当忽略电感器L的电阻时，负载上输出的电压平均值也是 。如果考虑滤波电感的直流电阻R，则电感滤波电路输出的电压平均值为 要注意电感滤波电路的电流必须要足够大，即RL不能太大，应满足wL&&RL，此时IO（AV）可用下式计算由于电感的直流电阻小，交流阻抗很大，因此直流分量经过电感后的损失很小，但是对于交流分量，在wL和 上分压后，很大一部分交流分量降落在电感上，因而降低了输出电压中的脉动成分。电感L愈大，RL愈小，则滤波效果愈好，所以电感滤波适用于负载电流比较大且变化比较大的场合。采用电感滤波以后，延长了整流管的导电角，从而避免了过大的冲击电流。电容滤波原理详解1．空载时的情况当电路采用电容滤波，输出端空载，如图4(a)所示，设初始时电容电压uC为零。接入电源后，当u2在正半周时，通过D1、D3向电容器C充电；当在u2的负半周时，通过D2、D4向电容器C充电，充电时间常数为 （a）电路图 （b）波形图 图4 空载时桥式整流电容滤波电路式中 包括变压器副边绕组的直流电阻和二极管的正向导通电阻。由于 一般很小，电容器很快就充到交流电压u2的最大值 ，如波形图2（b） 的时刻。此后，u2开始下降，由于电路输出端没接负载，电容器没有放电回路，所以电容电压值uC不变，此时，uC＞u2，二极管两端承受反向电压，处于截止状态，电路的输出电压，电路输出维持一个恒定值。实际上电路总要带一定的负载，有负载的情况如下。2．带载时的情况图5给出了电容滤波电路在带电阻负载后的工作情况。接通交流电源后，二极管导通，整流电源同时向电容充电和向负载提供电流,输出电压的波形是正弦形。在 时刻，即达到u2 90°峰值时，u2开始以正弦规律下降，此时二极管是否关断，取决于二极管承受的是正向电压还是反向电压。先设达到90°后，二极管关断，那么只有滤波电容以指数规律向负载放电，从而维持一定的负载电流。但是90°后指数规律下降的速率快，而正弦波下降的速率小，所以超过90°以后有一段时间二极管仍然承受正向电压，二极管导通。随着u2的下降，正弦波的下降速率越来越快，uC 的下降速率越来越慢。所以在超过90°后的某一点，例如图5(b)中的t2时刻，二极管开始承受反向电压，二极管关断。此后只有电容器C向负载以指数规律放电的形式提供电流，直至下一个半周的正弦波来到，u2再次超过uC，如图5(b)中的t3时刻，二极管重又导电。以上过程电容器的放电时间常数为 电容滤波一般负载电流较小，可以满足td较大的条件，所以输出电压波形的放电段比较平缓，纹波较小，输出脉动系数S小，输出平均电压UO(AV)大，具有较好的滤波特性。 （a）电路图 （b）波形图 图5带载时桥式整流滤波电路 以上滤波电路都有一个共性,那就是需要很大的电容容量才能满足要求,这样一来大容量电容在加电瞬间很有很大的短路电流,这个电流对整流二极管,变压器冲击很大,所以现在一般的做法是在整流前加一的功率型NTC热敏电阻来维持平衡,因NTC热敏电阻在常温下电阻很大,加电后随着温度升高，电阻阻值迅速减小,这个电路叫软起动电路。这种电路缺点是：断电后，在热时间常数内， NTC热敏电阻没有恢复到零功率电阻值，所以不宜频繁的开启。 为什么整流后加上滤波电容在不带负载时电压为何升高？这是因为加上滤波测得的电压是含有脉动成分的峰值电压，加上负载后就是平均值，计算：峰值电压=1.414×理论输出电压有源滤波-电子电路滤波电阻滤波本身有很多矛盾,电感滤波成本又高,故一般线路常采用有源滤波电路,电路如图6。它是由C1、R、C2组成的π型RC滤波电路与有源器件晶体管T组成的射极输出器连接而成的电路。由图6可知，流过R的电流IR=IE／(1+β)=IRL／(1+β)。流过电阻R的电流仅为负载电流的1/(1+β)．所以可以采用较大的R，与C2配合以获得较好的滤波效果，以使C2两端的电压的脉动成分减小，输出电压和C2两端的电压基本相等，因此输出电压的脉动成分也得到了削减。　　从RL负载电阻两端看，基极回路的滤波元件R、C2折合到射极回路，相当于R减小了(1+β)倍，而C2增大了(1+β)倍。这样所需的电容C2只是一般RCπ型滤波器所需电容的1／β，比如晶体管的直流放大系数β=50，如果用一般RCπ型滤波器所需电容容量为1000μF，如采用电子滤波器，那么电容只需要20μF就满足要求了。采用此电路可以选择较大的电阻和较小的电容而达到同样的滤波效果，因此被广泛地用于一些小型电子设备的电源之中。 电容自谐振频率表
16:13 根据LC电路串联谐振的原理，谐振点不仅与电感有关，还与电容值有关，电容越大，谐振点越低。许多人认为电容器的容值越大，滤波效果越好，这是一 种误解。电容越大对低频干扰的旁路效果虽然好，但是由于电容在较低的频率发生了谐振，阻抗开始随频率的升高而增加，因此对高频噪声的旁路效果变差。表1是 不同容量瓷片电容器的自谐振频率，电容的引线长度是1.6mm（你使用的电容的引线有这么短吗？）。表1 电容值自谐振频率（MHz）电容值自谐振频率（MHz）1m F1.7820 pF38.50.1m F4680 pF42.50.01m F12.6560 pF.3470 pF491800 pF25.5390 pF330 pF60
回答者:雷孟涵
Mail: Copyright by ；All rights reserved.电容作用滤波设计软件-电子产品世界论坛
电容作用滤波设计软件
电容滤波的两个要点！
& & 电容在EMC设计中非常重要，也是我们常用的滤波元件！但在我培训的过程中发现，大家对电容的使用并不是很明确！这里我把电容滤波的两个要点介绍一下：
1、电容滤波是有频段的，很多人以为电容是越大越好，其实不然，每个电容有一定的滤波频段，大电容滤低频，小电容滤高频，主要是根据电容的谐振频点来决定，电容在谐振频率点处有最佳的滤波效果！在以谐振点为中心的一段频段之内有较好的滤波效果，其他部分滤波效果不佳！电容的谐振点与电容的容值以及ESL（等效串联电感）相关，具体大家可以查一下网上资料，以及会议学校学习串联谐振电路的理论分析就会知道！通常我们建议在电源端口增加UF级别电容来滤波几百KHZ到5MHZ之间的差模干扰，原因就是UF级别电容谐振点在1MHZ左右。另外建议加在高频数字电路上我们建议加1nF贴片电容，原因就是1nf电容的谐振频率在100MHZ之间，不同厂家谐振频点有所不同，这样比较好滤波几十MHZ到200MHZ干扰，有利与EMI问题解决！
2、电容选好了，不代表就能滤除干扰！河水泛滥，到达高水位，这时我们往往会增加一条沟渠引流，那么引到的地方必须是一个低水位的，如果引到一个高水位的水库的话，反而会引起水倒灌，抬高水位。电容滤波与治水问题是一样得，电容只是起到一个沟渠得作用，能否滤波还取决与电容接的地上干扰的大小。我们经常发现工程师解决干扰问题加电容没有效果，有很大程度是地上干扰本身很大！反而把地上干扰引到信号或电源上来！大家需要注意，地上干扰在有些情况小并不是最小的！所以我们强调滤波有一个重要的基础，就是所接的地要干扰小，就是通常说的“静地”。
& & 所以说，我们采取电容滤波时要达到滤波效果，必须选取合适的电容以及接干扰比较小的地！电容可以根据器件手册与经验，干扰小的地可以在调试时采取仪器方法，有经验工程师在前期原理图以及PCB时要考虑
转-细说电容
话说电容之一：电容的作用
&&&&&&& 作为无源元件之一的电容，其作用不外乎以下几种：
1、应用于电源电路，实现旁路、去藕、滤波和储能的作用。下面分类详述之：
&&&&& 旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件，它能使稳压器的输出均匀化，降低负载需求。 就像小型可充电电池样，旁路电容能够被充电，并向器件进行放电。 为尽量减少阻抗，旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。&这能够很好地防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。地弹是地连接处在通过大电流毛刺时的电压降。
&&&&& 去藕，又称解藕。 从电路来说， 总是可以区分为驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大， 驱动电路要把电容充电、放电， 才能完成信号的跳变，在上升沿比较陡峭的时候， 电流比较大， 这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流，由于电路中的电感，电阻（特别是芯片管脚上的电感，会产生反弹），这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声，会影响前级的正常工作，这就是所谓的“耦合”。
&&&&&&去藕电容就是起到一个“电池”的作用，满足驱动电路电流的变化，避免相互间的耦合干扰。将旁路电容和去藕电容结合起来将更容易理解。旁路电容实际也是去藕合的，只是旁路电容一般是指高频旁路，也就是给高频的开关噪声高一条低阻抗泄防途径。高频旁路电容一般比较小，根据谐振频率一般取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，依据电路中分布参数、以及驱动电流的变化大小来确定。
&&&&&&&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。这应该是他们的本质区别。
&&&&& 从理论上（即假设电容为纯电容）说，电容越大，阻抗越小，通过的频率也越高。但实际上超过1μF 的电容大多为电解电容，有很大的电感成份，所以频率高后反而阻抗会增大。有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容，这时大电容通低频，小电容通高频。电容的作用就是通高阻低，通高频阻低频。电容越大低频越容易通过，电容越大高频越容易通过。具体用在滤波中,大电容（1000μF）滤低频，小电容（20pF）滤高频。曾有网友形象地将滤波电容比作“水塘”。由于电容的两端电压不会突变，由此可知，信号频率越高则衰减越大，可很形象的说电容像个水塘，不会因几滴水的加入或蒸发而引起水量的变化。它把电压的变动转化为电流的变化，频率越高，峰值电流就越大，从而缓冲了电压。滤波就是充电，放电的过程。
&&&&& 储能型电容器通过整流器收集电荷，并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出端。 电压额定值为40～450VDC、电容值在220～150 000μF 之间的铝电解电容器（如EPCOS 公司的 B43504 或B43505）是较为常用的。根据不同的电源要求，器件有时会采用串联、并联或其组合的形式， 对于功率级超过10KW 的电源，通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容器。
2、应用于信号电路，主要完成耦合、振荡/同步及时间常数的作用：
&&& 1）耦合
&&& 举个例子来讲，晶体管放大器发射极有一个自给偏压电阻，它同时又使信号产生压降反馈到输入端形成了输入输出信号耦合， 这个电阻就是产生了耦合的元件，如果在这个电阻两端并联一个电容， 由于适当容量的电容器对交流信号
较小的阻抗，这样就减小了电阻产生的耦合效应，故称此电容为去耦电容。
&&& 2）振荡/同步
&&& 包括RC、LC 振荡器及晶体的负载电容都属于这一范畴。
&& 3）时间常数
&&& 这就是常见的 R、C 串联构成的积分电路。当输入信号电压加在输入端时，电容（C）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。电流通过电阻（R）、电容（C）的特性通过下面的公式描述：
i = (V / R)e - (t / CR)
话说电容之二：电容的选择
通常，应该如何为我们的电路选择一颗合适的电容呢？笔者认为，应基于以
&&&&&&&&&&&&&&& 下几点考虑：
&&&&&&&&&&&&&&& 1、静电容量；
&&&&&&&&&&&&&&& 2、额定耐压；
&&&&&&&&&&&&&&& 3、容值误差；
&&&&&&&&&&&&&&& 4、直流偏压下的电容变化量；
&&&&&&&&&&&&&&& 5、噪声等级；
&&&&&&&&&&&&&&& 6、电容的类型；
&&&&&&&&&&&&&&& 7、电容的规格。
&&&&&& 那么，是否有捷径可寻呢？其实，电容作为器件的外围元件，几乎每个器件的 Datasheet 或者 Solutions，都比较明确地指明了外围元件的选择参数，也就是说，据此可以获得基本的器件选择要求，然后再进一步完善细化之。其实选用电容时不仅仅是只看容量和封装，具体要看产品所使用环境，特殊的电路必须用特殊的电容。
&&& 下面是 chip capacitor 根据电介质的介电常数分类， 介电常数直接影响电路的稳定性。
NP0 or CH （K & 150）： 电气性能最稳定，基本上不随温度﹑电压与时间的改变而改变，适用于对稳定性要求高的高频电路。鉴于K 值较小，所以在、0805 封装下很难有大容量的电容。如 0603 一般最大的 10nF以下。X7R or YB （2000 & K & 4000）： 电气性能较稳定,在温度﹑电压与时间改变时性能的变化并不显著（?C & ±10%）。适用于隔直、偶合、旁路与对容量稳定性要求不太高的全频鉴电路。Y5V or YF（K & 15000）： 容量稳定性较 X7R 差（?C & +20% ～ -80%），容量﹑损耗对温度、电压等测试条件较敏感，但由于其K 值较大，所以
适用于一些容值要求较高的场合。
话说电容之三：电容的分类
电容的分类方式及种类很多，基于电容的材料特性，其可分为以下几大类：
1、铝电解电容
&&&&& 电容容量范围为0.1μF ～ 22000μF，高脉动电流、长寿命、大容量的不二
之选，广泛应用于电源滤波、解藕等场合。
2、薄膜电容
&&&&& 电容容量范围为0.1pF ～ 10μF，具有较小公差、较高容量稳定性及极低的
压电效应，因此是X、Y 安全电容、EMI/EMC 的首选。
&&&&& 电容容量范围为2.2μF ～ 560μF，低等效串联电阻（ESR）、低等效串联
电感（ESL）。脉动吸收、瞬态响应及噪声抑制都优于铝电解电容，是高稳定电
源的理想选择。
4、陶瓷电容
&&&&& 电容容量范围为0.5pF ～ 100μF，独特的材料和薄膜技术的结晶，迎合了
当今“更轻、更薄、更节能“的设计理念。
5、超级电容
&&&&&& 电容容量范围为0.022F ～ 70F，极高的容值，因此又称做“金电容”或者
“法拉电容”。主要特点是：超高容值、良好的充/放电特性，适合于电能存储
和电源备份。缺点是耐压较低，工作温度范围较窄。
话说电容之四：多层陶瓷电容（MLCC）
&&& 对于电容而言，小型化和高容量是永恒不变的发展趋势。其中，要数多层陶瓷电容（MLCC）的发展最快。
多层陶瓷电容在便携产品中广泛应用极为广泛，但近年来数字产品的技术进步对其提出了新要求。例如，手机要求更高的传输速率和更高的性能；基带处理器要求高速度、低电压；LCD 模块要求低厚度（0.5mm）、大容量电容。 而汽车环境的苛刻性对多层陶瓷电容更有特殊的要求：首先是耐高温，放置于其中的多层陶瓷电容必须能满足150℃ 的工作温度；其次是在电池电路上需要短路失效保护设计。
&&& 也就是说，小型化、高速度和高性能、耐高温条件、高可靠性已成为陶瓷电容的关键特性。
陶瓷电容的容量随直流偏置电压的变化而变化。直流偏置电压降低了介电常
数， 因此需要从材料方面，降低介电常数对电压的依赖，优化直流偏置电压特
应用中较为常见的是 X7R（X5R）类多层陶瓷电容， 它的容量主要集中在
1000pF 以上，该类电容器主要性能指标是等效串联电阻（ESR），在高波纹电
流的电源去耦、滤波及低频信号耦合电路的低功耗表现比较突出。
另一类多层陶瓷电容是 C0G 类，它的容量多在 1000pF 以下， 该类电容
器主要性能指标是损耗角正切值 tgδ(DF)。传统的贵金属电极（NME）的 C0G
产品 DF 值范围是 (2.0 ～ 8.0) × 10-4，而技术创新型贱金属电极（BME）的
C0G 产品 DF 值范围为 (1.0 ～ 2.5) × 10-4， 约是前者的 31 ～ 50%。 该
类产品在载有 T/R 模块电路的 GSM、CDMA、无绳电话、蓝牙、GPS 系统中
低功耗特性较为显著。较多用于各种高频电路，如振荡/同步器、定时器电路等。
话说电容之五：钽电容替代电解电容的误区
通常的看法是钽电容性能比铝电容好，因为钽电容的介质为阳极氧化后生成
的五氧化二钽，它的介电能力（通常用ε 表示）比铝电容的三氧化二铝介质要高。
因此在同样容量的情况下，钽电容的体积能比铝电容做得更小。（电解电容的电
容量取决于介质的介电能力和体积，在容量一定的情况下，介电能力越高，体积
就可以做得越小，反之，体积就需要做得越大）再加上钽的性质比较稳定，所以
通常认为钽电容性能比铝电容好。
但这种凭阳极判断电容性能的方法已经过时了，目前决定电解电容性能的关
键并不在于阳极，而在于电解质，也就是阴极。因为不同的阴极和不同的阳极可
以组合成不同种类的电解电容，其性能也大不相同。采用同一种阳极的电容由于
电解质的不同，性能可以差距很大，总之阳极对于电容性能的影响远远小于阴极。
还有一种看法是认为钽电容比铝电容性能好，主要是由于钽加上二氧化锰阴
极助威后才有明显好于铝电解液电容的表现。如果把铝电解液电容的阴极更换为
二氧化锰， 那么它的性能其实也能提升不少。
可以肯定，ESR 是衡量一个电容特性的主要参数之一。 但是，选择电容，
应避免 ESR 越低越好，品质越高越好等误区。衡量一个产品，一定要全方位、
多角度的去考虑，切不可把电容的作用有意无意的夸大。
---以上引用了部分网友的经验总结。
普通电解电容的结构是阳极和阴极和电解质，阳极是钝化铝，阴极是纯铝，
所以关键是在阳极和电解质。阳极的好坏关系着耐压电介系数等问题。
一般来说，钽电解电容的ESR 要比同等容量同等耐压的铝电解电容小很多，
高频性能更好。如果那个电容是用在滤波器电路（比如中心为50Hz 的带通滤波
器）的话，要注意容量变化后对滤波器性能（通带...）的影响。
话说电容之六：旁路电容的应用问题
&&&&& 嵌入式设计中，要求 MCU 从耗电量很大的处理密集型工作模式进入耗电量
很少的空闲/休眠模式。这些转换很容易引起线路损耗的急剧增加，增加的速率
很高，达到 20A/ms 甚至更快。通常采用旁路电容来解决稳压器无法适应系统中高速器件引起的负载变化，以确保电源输出的稳定性及良好的瞬态响应。旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件，它能使稳压器的输出均匀化，降低负载需求。就像小型可充电电池一样，旁路电容能够被充电，并向器件进行放电。为尽量减少阻抗，旁路电容要尽
量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。这能够很好地防止输入值过大而导致
的地电位抬高和噪声。地弹是地连接处在通过大电流毛刺时的电压降。
应该明白，大容量和小容量的旁路电容都可能是必需的，有的甚至是多个陶
瓷电容和钽电容。这样的组合能够解决上述负载电流或许为阶梯变化所带来的问
题，而且还能提供足够的去耦以抑制电压和电流毛刺。在负载变化非常剧烈的情
况下，则需要三个或更多不同容量的电容，以保证在稳压器稳压前提供足够的电
流。快速的瞬态过程由高频小容量电容来抑制，中速的瞬态过程由低频大容量来
抑制，剩下则交给稳压器完成了。
还应记住一点，稳压器也要求电容尽量靠近电压输出端。
话说电容之七：电容的等效串联电阻ESR
普遍的观点是：一个等效串联电阻（ESR）很小的相对较大容量的外部电容
能很好地吸收快速转换时的峰值（纹波）电流。但是，有时这样的选择容易引起
稳压器（特别是线性稳压器 LDO）的不稳定，所以必须合理选择小容量和大容
量电容的容值。永远记住，稳压器就是一个放大器，放大器可能出现的各种情况
它都会出现。
由于 DC/DC 转换器的响应速度相对较慢，输出去耦电容在负载阶跃的初始
阶段起主导的作用，因此需要额外大容量的电容来减缓相对于 DC/DC 转换器
的快速转换，同时用高频电容减缓相对于大电容的快速变换。通常，大容量电容
的等效串联电阻应该选择为合适的值，以便使输出电压的峰值和毛刺在器件的
Dasheet 规定之内。
高频转换中，小容量电容在 0.01μF 到0.1μF 量级就能很好满足要求。表
贴陶瓷电容或者多层陶瓷电容（MLCC）具有更小的 ESR。另外，在这些容值
下，它们的体积和 BOM 成本都比较合理。如果局部低频去耦不充分，则从低
频向高频转换时将引起输入电压降低。电压下降过程可能持续数毫秒，时间长短
主要取决于稳压器调节增益和提供较大负载电流的时间。
用 ESR 大的电容并联比用 ESR 恰好那么低的单个电容当然更具成本效
益。然而,这需要你在 PCB 面积、器件数目与成本之间寻求折衷。
话说电容之八：电解电容的电参数
这里的电解电容器主要指铝电解电容器，其基本的电参数包括下列五点：
电解电容器的容值，取决于在交流电压下工作时所呈现的阻抗。因此容值，
也就是交流电容值，随着工作频率、电压以及测量方法的变化而变化。在标准
JISC 5102 规定：铝电解电容的电容量的测量条件是在频率为 120Hz，最大交
流电压为 0.5Vrms，DC bias 电压为1.5 ～ 2.0V 的条件下进行。可以断言，
铝电解电容器的容量随频率的增加而减小。
2、损耗角正切值 Tan δ
在电容器的等效电路中，串联等效电阻 ESR 同容抗 1/ωC 之比称之为 Ta
n δ， 这里的 ESR 是在 120Hz 下计算获得的值。显然，Tan δ 随着测量频率
的增加而变大，随测量温度的下降而增大。
在特定的频率下，阻碍交流电流通过的电阻即为所谓的阻抗（Z）。它与电
容等效电路中的电容值、电感值密切相关，且与 ESR 也有关系。
Z = √ [ESR2 + (XL - XC)2 ]
展峻的笔记&http://xabai.21ic.org
式中，XC = 1 / ωC = 1 / 2πfC
XL = ωL = 2πfL
电容的容抗（XC）在低频率范围内随着频率的增加逐步减小，频率继续增加
达到中频范围时电抗（XL）降至 ESR 的值。当频率达到高频范围时感抗（XL）
变为主导，所以阻抗是随着频率的增加而增加。
电容器的介质对直流电流具有很大的阻碍作用。然而，由于铝氧化膜介质上
浸有电解液，在施加电压时，重新形成的以及修复氧化膜的时候会产生一种很小
的称之为漏电流的电流。通常，漏电流会随着温度和电压的升高而增大。
5、纹波电流和纹波电压
在一些资料中将此二者称做“涟波电流”和“涟波电压”，其实就是 ripple
current，ripple voltage。 含义即为电容器所能耐受纹波电流/电压值。 它们和
ESR 之间的关系密切，可以用下面的式子表示：
Urms = Irms × R
式中，Vrms 表示纹波电压
Irms 表示纹波电流
R 表示电容的 ESR
由上可见，当纹波电流增大的时候，即使在 ESR 保持不变的情况下，涟波
电压也会成倍提高。换言之，当纹波电压增大时，纹波电流也随之增大，这也是
要求电容具备更低 ESR 值的原因。叠加入纹波电流后，由于电容内部的等效串
连电阻（ESR）引起发热，从而影响到电容器的使用寿命。一般的，纹波电流与
频率成正比，因此低频时纹波电流也比较低。
话说电容之九：电容器参数的基本公式
1、容量（法拉）
英制： C = ( 0.224 × K · A) / TD
公制： C = ( 0.0884 × K · A) / TD
2、电容器中存储的能量
3、电容器的线性充电量
I = C (dV/dt)
4、电容的总阻抗（欧姆）
Z = √ [ RS
2 + (XC – XL)2 ]
5、容性电抗（欧姆）
XC = 1/(2πfC)
6、相位角 Ф
理想电容器：超前当前电压 90o
理想电感器：滞后当前电压 90o
理想电阻器：与当前电压的相位相同
7、耗散系数 (%)
D.F. = tan δ （损耗角）
= ESR / XC
= (2πfC)(ESR)
8、品质因素
Q = cotan δ = 1/ DF
9、等效串联电阻ESR（欧姆）
ESR = (DF) XC = DF/ 2πfC
10、功率消耗
Power Loss = (2πfCV2) (DF)
11、功率因数
PF = sin δ (loss angle) – cos Ф (相位角)
12、均方根
rms = 0.707 × Vp
13、千伏安KVA （千瓦）
KVA = 2πfCV2 × 10-3
14、电容器的温度系数
T.C. = [ (Ct – C25) / C25 (Tt – 25) ] × 106
15、容量损耗(%)
CD = [ (C1 – C2) / C1 ] × 100
16、陶瓷电容的可靠性
L0 / Lt = (Vt / V0) X (Tt / T0)Y
17、串联时的容值
n 个电容串联：1/CT = 1/C1 + 1/C2 + …. + 1/Cn
两个电容串联：CT = C1 · C2 / (C1 + C2)
18、并联时的容值
CT = C1 + C2 + …. + Cn
19、重复次数（Againg Rate）
A.R. = % ?C / decade of time
上述公式中的符号说明如下：
K = 介电常数
TD = 绝缘层厚度
RS = 串联电阻
L = 电感感性系数
δ = 损耗角
Ф = 相位角
L0 = 使用寿命
Lt = 试验寿命
Vt = 测试电压
V0 = 工作电压
Tt = 测试温度
T0 = 工作温度
X , Y = 电压与温度的效应指数。
话说电容之十：电源输入端的X,Y 安全电容
&&& 在交流电源输入端，一般需要增加三个电容来抑制EMI 传导干扰。交流电源的输入一般可分为三根线：火线（L）/零线（N）/地线（G）。在火线和地线之间及在零线和地线之间并接的电容，一般称之为Y 电容。这两个Y电容连接的位置比较关键，必须需要符合相关安全标准，以防引起电子设备漏电或机壳带电，容易危及人身安全及生命，所以它们都属于安全电容，要求电容值不能偏大，而耐压必须较高。一般地，工作在亚热带的机器，要求对地漏电电流不能超0.7mA；工作在温带机器，要求对地漏电电流不能超过0.35mA。因此，Y 电容的总容量一般都不能超过4700pF。
&&& 特别提示：Y 电容为安全电容，必须取得安全检测机构的认证。Y 电容的耐压一般都标有安全认证标志和AC250V 或AC275V 字样，但其真正的直流耐压高达5000V 以上。因此，Y 电容不能随意使用标称耐压AC250V，或DC400V之类的普通电容来代用。
&&&&在火线和零线抑制之间并联的电容，一般称之为X 电容。由于这个电容连接的位置也比较关键，同样需要符合安全标准。因此，X 电容同样也属于安全电容之一。X 电容的容值允许比Y 电容大，但必须在X 电容的两端并联一个安全电阻，用于防止电源线拔插时，由于该电容的充放电过程而致电源线插头长时间带电。安全标准规定，当正在工作之中的机器电源线被拔掉时，在两秒钟内，电源线插头两端带电的电压(或对地电位)必须小于原来额定工作电压的30%。同理，X 电容也是安全电容，必须取得安全检测机构的认证。X 电容的耐压一般都标有安全认证标志和AC250V 或AC275V 字样，但其真正的直流耐压高达2000V 以上，使用的时候不要随意使用标称耐压AC250V，或DC400V 之类
的的普通电容来代用。
&&&&X 电容一般都选用纹波电流比较大的聚脂薄膜类电容，这种电容体积一般都很大，但其允许瞬间充放电的电流也很大，而其内阻相应较小。普通电容纹波电流的指标都很低，动态内阻较高。用普通电容代替X 电容，除了耐压条件不能
满足以外，一般纹波电流指标也是难以满足要求的。
&&& 实际上，仅仅依赖于Y 电容和X 电容来完全滤除掉传导干扰信号是不太可能的。因为干扰信号的频谱非常宽，基本覆盖了几十KHz 到几百MHz，甚至上千MHz 的频率范围。通常，对低端干扰信号的滤除需要很大容量的滤波电容，但受到安全条件的限制，Y 电容和X 电容的容量都不能用大；对高端干扰信号的滤除，大容量电容的滤波性能又极差，特别是聚脂薄膜电容的高频性能一般都比较差，因为它是用卷绕工艺生产的，并且聚脂薄膜介质高频响应特性与陶瓷或云母相比相差很远，一般聚脂薄膜介质都具有吸附效应，它会降低电容器的工作频率，聚脂薄膜电容工作频率范围大约都在1MHz 左右，超过1MHz 其阻抗将显著增加。
&&& 因此，为抑制电子设备产生的传导干扰，除了选用Y 电容和X 电容之外，还要同时选用多个类型的电感滤波器，组合起来一起滤除干扰。电感滤波器多属于低通滤波器，但电感滤波器也有很多规格类型，例如有：差模、共模，以及高频、低频等。每种电感主要都是针对某一小段频率的干扰信号滤除而起作用，对其它频率的干扰信号的滤除效果不大。通常，电感量很大的电感，其线圈匝数较多，那么电感的分布电容也很大。高频干扰信号将通过分布电容旁路掉。而且，导磁率很高的磁芯，其工作频率则较低。目前，大量使用的电感滤波器磁芯的工作频率大多数都在75MHz 以下。对于工作频率要求比较高的场合，必须选用高频环形磁芯，高频环形磁芯导磁率一般都不高，但漏感特别小，比如，非晶合金磁芯，坡莫合金等。
常用滤波器设计软件
滤波器设计是电子电路设计中经常碰到的问题。在51单片机系统中，51单片机VCC引脚旁的10u和0.1u的电容就是最简单的滤波器和滤波装置，但复杂的滤波器设计更是手机等高频电路系统中必不可少的硬件装置。
一般的，滤波器可分为有源滤波器和无源滤波器两种。其中，有源滤波器由集成运放和电阻、电容等组成，根据高通、低通、带通还是带阻方式，电容和电阻的配置位置有所不同。一般说来，有源滤波器根据配置位置和功能的不同，普遍采用MFB和Sallen-Key两种拓扑形式。
典型的软件有:TI公司的FilterPro，Microchip公司的FilterLab2.0等，均是免费软件，可从其网站上免费下载使用。另一款非常著名的设计软件是FilterWiz Pro，功能与FilterPro和FilterLab2.0类似，还可以选择各阶滤波器的拓扑结构。FilterWiz Pro无免费版本。
需要说明的是，FilterLab2.0软件的稳定性明显好过FilterPro，虽然FilterPro在业界口碑尚可。
无源滤波器就是常说的RC、RLC等纯粹采用电阻、电容和电感等无源器件组成的滤波装置，成本低廉，稳定性好。一般的低频滤波器网络普遍采用电阻和电容组成，只有高频才会考虑配置电感装置。
网络上的无源滤波器设计软件较多。但博主推荐FilterFree软件。FilterFree软件为免费滤波器设计软件，可完成有源滤波器设计，也可进行无源滤波器设计，可从nuhertz公司网站上免费下载。更强大功能的Filter Solution软件不但可进行有源和无源滤波器软件设计，还可进行器件数值的更改和其他器件参数的自动匹配。
匿名不能发帖！请先 [
Copyright (C) 《电子产品世界》杂志社 版权所有}