电容的作用和分类

　　由非形态电容形成的一种分布参数。一般是指在印制板或其他形态的电路形式，螺栓电容在线与线之间、印制板的上下层之间形成的电容。这种电容的容量很小，但可能对电路形成一定的影响。在对印制板进行设计时一定要充分考虑这种影响，尤其是在工作频率很高的时候。也成为寄生电容，制造时一定会产生，只是大小的问题。布高速PCB时，过孔可以减少板层电容，但会增加电感。分布电感是指在频率提高时，因导体自感而造成的阻抗增加.电容器选用及使用注意事项
　　1，一般在低频耦合或旁路，电气特性要求较低时，可选用纸介、涤纶电容器；在高频高压电路中，应选用云母电容器或瓷介电容器；在电源滤波和退耦电路中，可选用电解电容器。2，在振荡电路、延时电路、音调电路中，螺栓电容电容器容量应尽可能与计算值一致。在各种滤波及网（选频网络），电容器容量要求精确；在退耦电路、低频耦合电路中，对同两级精度的要求不太严格。3，电容器额定电压应高于实际工作电压，并要有足够的余地，一般选用耐压值为实际工作电压两倍以上的电容器。 4，优先选用绝缘电阻高，损耗小的电容器，还要注意使用环境。电容的作用滤波作用
　　在电源电路中，整流电路将交流变成脉动的直流，而在整流电路之后接入一个较大容量的电解电容，利用其充放电特性，使整流后的脉动直流电压变成相对比较稳定的直流电压。在实际中，为了防止电路各部分供电电压因负载变化而产生变化，所以在电源的输出端及负载的电源输入端一般接有数十至数百微法的电解电容．由于大容量的电解电容一般具有一定的电感，对高频及脉冲干扰信号不能有效地滤除，故在其两端并联了一只容量为0.001--0.lpF的电容，以滤除高频及脉冲干扰。耦合作用
　　在低频信号的传递与放大过程中，为防止前后两级电路的静态工作点相互影响，常采用电容藕合．为了防止信号中韵低频分量损失过大，一般总采用容量较大的电解电容。电容的重要性汹涌的河水流入到湖泊中,再让它流出来,那就显得平静而柔和了.电容就应该是充当了湖泊的作用吧.让电流更纯净没有杂波.所谓电容，就是容纳和释放电荷的电子元器件。电容的基本工作原理就是充电放电，当然还有整流、振荡以及其它的作用。另外电容的结构非常简单，主要由两块正负电极和夹在中间的绝缘介质组成，所以电容类型主要是由电极和绝缘介质决定的。在计算机系统的主板、插卡、电源的电路中，应用了电解电容、纸介电容和瓷介电容等几类电容，并以电解电容为主。纸介电容是由两层正负锡箔电极和一层夹在锡箔中间的绝缘蜡纸组成，并拆叠成扁体长方形。额定电压一般在63V～250V之间，容量较小，基本上是pF(皮法)数量级。现代纸介电容由于采用了硬塑外壳和树脂密封包装，不易老化，又因为它们基本工作在低压区，且耐压值相对较高，所以损坏的可能性较小。万一遭到电损坏，一般症状为电容外表发热。瓷介电容是在一块瓷片的两边涂上金属电极而成，普遍为扁圆形。其电容量较小，都在pμF(皮微法)数量级。又因为绝缘介质是较厚瓷片，所以额定电压一般在1～3kV左右，很难会被电损坏，一般只会出现机械破损。在计算机系统中应用极少，每个电路板中分别只有2～4枚左右。电解电容的结构与纸介电容相似，不同的是作为电极的两种金属箔不同(所以在电解电容上有正负极之分，且一般只标明负极)，两电极金属箔与纸介质卷成圆柱形后，装在盛有电解液的圆形铝桶中封闭起来。因此，如若电容器漏电，就容易引起电解液发热，从而出现外壳鼓起或爆裂现象。体积大而容量大，在电容器上所标明的参数一般有电容量(单位:微法)、额定电压(单位:伏特)，以及最高工作温度(单位:℃)。其中，耐压值一般在几伏特～几百伏特之间，容量一般在几微法～几千微法之间，最高工作温度一般为85℃～105℃。指明电解电容的最高工作温度，就是针对其电解液受热后易膨胀这一特点的。所以，电解电容出现外壳鼓起或爆裂，并非只有漏电才出现，工作环境温度过高同样也会出现。1.电容器主要用于交流电路及脉冲电路中，在直流电路中电容器一般起隔断直流的作用。2.电容既不产生也不消耗能量，是储能元件。3.电容器在电力系统中是提高功率因数的重要器件；在电子电路中是获得振荡、滤波、相移、旁路、耦合等作用的主要元件。4.因为在工业上使用的负载主要是电动机感性负载,所以要并电容这容性负载才能使电网平衡。相位补偿，电感相位超前，电容相位滞后。5.在接地线上,为什么有的也要通过电容后再接地咧?答：在直流电路中是抗干扰，把干扰脉冲通过电容接地（在这次要作用是隔直——电路中的电位关系）；交流电路中也有这样通过电容接地的，一般容量较小，也是抗干扰和电位隔离作用。电容补尝功率因数
　　答：因为在电容上建立电压首先需要有个充电过程，螺栓电容随着充电过程，电容上的电压逐步提高，这样就会先有电流，后建立电压的过程，纯电容电路电流超前电压90度（电容电流回路中无电阻和电感元件时，叫纯电容电路）。电动机、变压器等有线圈的电感电路，因通过电感的电流不能突变的原因，它与电容正好相反，需要先在线圈两端建立电压，后才有电流（电感电流回路中无电阻和电容时，叫纯电感电路），纯电感电路的电流滞后电压90度。由于功率是电压乘以电流，当电压与电流不同时产生时（如：当电容器上的电压最大时，电已充满，电流为0；电感上先有电压时，电感电流也为0），这样，得到的乘积（功率）也为0！这就是无功。那么，电容的电压与电流之间的关系正好与电感的电压与电流的关系相反，就用电容来补偿电感产生的无功，这就是无功补偿的原理。什么是耦合
　　耦合指信号由第一级向第二级传递的过程，一般不加注明时往往是指交流耦合。退耦是指对电源采取进一步的滤波措施，去除两级间信号通过电源互相干扰的影响。耦合常数是指耦合电容值与第二级输入阻抗值乘积对应的时间常数。耦合小知识：1 ，耦合，有联系的意思。 2 ，耦合元件，尤其是指使输入输出产生联系的元件。 3 ，去耦合元件，指消除信号联系的元件。 4 ，去耦合电容简称去耦电容。 5 ，例如，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（这需要计算）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。退耦有三个目的
　　1. 将电源中的高频纹波去除，将多级放大器的高频信号通过电源相互串扰的通路切断； 2. 大信号工作时，电路对电源需求加大，引起电源波动，通过退耦降低大信号时电源波动对输入级 / 高电压增益级的影响； 3. 形成悬浮地或是悬浮电源，在复杂的系统中完成各部分地线或是电源的协调匹配。有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。去耦电容的主要功能就是提供一个局部的直流电源给有源器件，以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地关于滤波电容、去耦电容、旁路电容作用
　　滤波电容用在电源整流电路中，用来滤除交流成分。使输出的直流更平滑。
　　去耦电容用在放大电路中不需要交流的地方，用来消除自激，使放大器稳定工作。
　　旁路电容用在有电阻连接时，接在电阻两端使交流信号顺利通过。关于去耦电容蓄能作用的理解
　　1）去耦电容主要是去除高频如RF信号的干扰，干扰的进入方式是通过电磁辐射。 而实际上，芯片附近的电容还有蓄能的作用，这是第二位的。 你可以把总电源看作密云水库，我们大楼内的家家户户都需要供水，这时候，水不是直接来自于水库，那样距离太远了，等水过来，我们已经渴的不行了。实际水是来自于大楼顶上的水塔,水塔其实是一个buffer的作用。如果微观来看，高频器件在工作的时候，其电流是不连续的，而且频率很高，
　　而器件VCC到总电源有一段距离，即便距离不长，在频率很高的情况下，
　　阻抗Z＝i*wL+R，线路的电感影响也会非常大，
　　会导致器件在需要电流的时候，不能被及时供给。
　　而去耦电容可以弥补此不足。
　　这也是为什么很多电路板在高频器件VCC管脚处放置小电容的原因之一
　　（在vcc引脚上通常并联一个去藕电容，这样交流分量就从这个电容接地。）
　　2）有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。去耦电容的主要功能就是提供
　　一个局部的直流电源给有源器件，以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地
　　在LED驱动器中，电容 (符号为 C)的主要作用是储能。有慢储能电容和快储能电容两种类型。
　　当 L助驱动由低频交流电源供电时，在桥式整流器的直流侧应接一个慢速储能电容。这个储能的目的是，在交流电压处于两个峰值间时 (为电源周期的两倍)，为 LED驱动器提供能量。尽管在飞机中常使用400Hz的频率，但交流电源的频率一般为 50~6OHz，因此电容应有足够的储能且至少能维持l0ms。
　　对于慢储能电容，储能密度较高时一般选用铝电解电容 (相对于其他电解电容，储能相同的铝电解电容体积更小)。铝电解电容用包含湿电介质材料的铝箔制作而成，因此不能长时间用于高温场合，否则电介质会变干而使电容失效。
　　快储能电容在开关频率为 50~5OOkHz的开关驱动电路中应用非常广泛。它的能量存储时间很短，大约为几微秒。此类电容的主要特点是充放电迅速，这就是说，这种电容的自感比较小(高自谐振频率)。由于贴片元器件没有引线电感，所以它的自感相对较低。通常选用陶瓷电容或塑料膜电容作为快储能电容。
　　电容由两个独立的且中间为绝缘体 (称为电介质)的导电表面 (称为电极)组成。金属面由掺有绝缘材料的很薄的金属薄膜构成。电介质可以是陶瓷、云母和塑胶薄膜的等。电容的类型经常由电介质的类型来区分，所以有错电解电容、陶瓷电容和塑料薄膜电容等。
　　陶瓷和云母电容一般使用平板介质薄板，结构最简单，中间是绝缘层，两边分别有一个导电层。云母电容很少会用到，但是陶瓷电容极为普遍。容值较高的电容一般都有几个绝缘层，绝缘层间为金属膜。金属薄膜层交错地粘合到A面、B面、A面、B面。
　　塑料膜电容，比如聚酯电容、聚丙烯电容、聚碳酸酯电容等，有两个镀了金属的塑料膜层。其中有一种在结构上与陶瓷电容相同，都是金属膜层结构。这种结构常见于表面贴装聚酯电容器。
　　塑料薄膜电容还可以采用另一种压膜结构。两个镀金属层上下放置然后滚压，两个导体卷在一起，中间是绝缘层。薄膜层相互间有偏移，所以一侧的A面导体突出，另一侧的B面导体突出 (这种技术有时称为箔片延伸)。这样引线与合成圆柱体端子的连接相对比较容易。螺旋结构在电容体周围形成了一个金属膜，金属膜可以接地或者接到电路的地端以减小外电场的干扰。外层箔片连接是某些薄膜电容的特征。
　　电容的工作特性并不是理想的。电容由两个被中间绝缘体隔离的导电层构成。任何电容都有一定的串联电感，这是由导电板和与之相连的引线产生的。当频率接近或高于自谐振频率时，这个自感就是一个问题。导体和绝缘层电介质使电容也包含串联电阻，称为等效串联电阻(ESR)，ESR会产生损耗。
　　通常，在铝电解电容和钽电解电容中，ESR 和自感的存在会带来更多问题。这种类型的电容经常用于电源的去耦。数字电路设计者很早以前就开始将 lOnF的陶瓷电容接在对电源进
　　行去耦的钽电容两端。因为高容值的钽电容可以吸收低频瞬时电流，而陶瓷电容能吸收高频瞬时电流。
　　耗散因数 (DF)和损耗因数用来描述ESR的影响程度。DF的值可以用下面的公式算得
　　耗散因数=DF=
　　是电容在某一特定频率下的电抗。耗散因数是电抗向量 XC 和阻抗向量 (XC+ESR)夹角的正切值，ESR向量与阻抗向量垂直。
　　对于电容器，最显著的问题是自谐振。自谐振是由于器件本身的结构引起的：引线可以看成是一个电感 (虽然很小)，因为电流在电容的偏板上环绕流动，所以绕线式电容器也存在一定电感。考虑不同电介质电容的自谐振频率，引线长度均为 2.5nun (或 0.lin)时，lOnF 圆盘陶瓷电容的自谐振频率约为 20MHz，相同容值的聚丙烯电容和聚碳酸酯电容的自谐振频率也约为20MHz。
　　通过计算器件引线的电感值，可以粗略得出它的自谐振频率。例如，直径为 0.5mm、长度为5 mm (每个引线各2.5 mm)的引线在自由空间中的电感值约为 2.94nH。当与一个lnF的电容相连时，可以推算出自谐振频率约为 93 MHz。用 lOnF 电容替换刚才的lnF的电容，自谐振频率将下降为29MHz。
　　之前，曾提到引线长度为2.5mm、容值为lOnF的电容的自谐振频率为20MHz而不是29MHz。频率计算值和实际值之间存在误差，这是因为我们没有将偏板的电感考虑进去。加上偏板的电感后，自谐振频率就变小了。随着电容值的增加，偏板的电感也会增加，因此计算值与实际值间有一定的误差。
　　容值小于 lnF的小电容的自谐振频率可以近似由公式 算出，式中L是引线的电感。
　　表面贴装电容器由于它的尺寸小而得到广泛使用。以前它们经常用在高频电路中，螺栓电容因为不需要考虑引线电感。电感的减小对要求脉冲上升洽和下降tfi很陡的开关电源很有利。应用最为广泛的表面贴装电容是多层陶瓷电容。它的导电偏板是平坦且相互交错的，所以电感值很小。一些常规的带引线的陶瓷电容也是在表面贴装电容的基础上加了引线。它们通常要用环氧树脂或其他类似材料浸泡，然后在外部标明它的容值和电压额定值。
　　陶瓷电容的温度系数一般为 0 或负数。用NPO或COG用来表示零温度系数的陶瓷电容(NPO=Negative Positive Zero)。其他陶瓷电容用它的温度系数来表示。N750表示负温度系数为-750ppm/℃的电介质。更特殊的电介质有 X7R和 Y5U，它们具有更高的电介质系数，常常用来制作容值较高的电容器，用X7R和Y5U制作的电容客值范围较宽。
　　除了NPO/COG电容之外，陶瓷电容还表现出压电效应。交流高压信号会产生噪声，器件的尺寸越大，噪声也越大。在同一电路中，1206贴片电容比0805产生的噪声更大。压电效应将导致电容承受电压时，容值发生改变。
　　聚苯乙烯电容和聚丙烯电容具有负的温度系数，正好与正温度系数的铁氧体磁心电感匹配，非常适合于LC滤波电路。但是，在容值相同的情况下，用这些电介质制作的电客体积较大。
　　聚酯电容和聚碳酸酯电容十分常见。聚酯电容功率因数较低 (ESR高)，温度系数低 (且为正)，性能最差。聚酯电容应用普遍是因为它的容值密度高，较小体积就能达到很高的容值。聚碳酸酯电容有较好的功率因数和微正的温度系数。聚碳酸酯电容的另一个有利特性是，它具有自恢复特性，当绝缘层由于过电压击穿时，电容自动回到不导电状态，而不是短路。
　　接在交流电源两端的电容值一般额定为 X2级。常用的交流输入一般是275V X2级。这种电容一般都可以用聚酯和聚碳酸酯制作得到。接在电源两端的电容典型值是 lOOnF。这些电容用来减小 EMI以及吸收电源的瞬间浪涌。在典型应用中，一般用一个压敏电阻 (VDR)与电容并联。
　　有时电源每相与地之间都要接250V Y2等级的电容。这些电容的电介质一般为陶瓷、聚酯和聚碳酸酪。电容值可以在 l~47nF之间，很容易买到。在电源设计中，电容的常见值为 2.2nF。
　　信息来源：螺栓电容