2022-11-17 14:07:53

       电路运用●●

　　电容器是一种存储电能的组件，在电子设备中会被大量使用的电子组件，主要应用于隔直、耦合、旁路、滤波、调谐回路、控制电路等方面。随着电子技术的飞速发展，尤其是整机产业的发展，如以手机、平板显示、车用电子等新型电子产品的不断涌现，给电容器的发展带来了良好的发展机遇。

　　滤波是电容对特定频率的等效容抗小，近似短路来实现的。电容器的特点就是对直流电表现出的阻抗极大，相当于不通。对交流点，频率越高，阻抗越小。电容器的这个特点，我们就可以把混杂在直流电里的交流成分过滤出来，所以叫“滤波”。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。

　　通常CPU背面的电容基本作为滤波。

　　Coupling（耦合）

　　耦合电容就是用于耦合作用的电容。耦合电容的作用是将前级信号尽可能无损耗地加到后级电路中，同时去掉不需要的信号。例如，耦合电容能在将交流信号从前级耦合到后级的同时隔开前级电路中的直流成分，这是因为电容具有隔直通交的特性。耦合的作用是将交流信号从前一级传到下一级。耦合的方法还有直接耦合和变压器耦合的方法。直接耦合效率最高，信号又不失真，但是，前后两级工作点的调整比较复杂，相互牵连。为了使后一级的工作点不受前一级的影响，就需要在直流方面把前一级和后一级分开，同时，又能使交流信号从前一级顺利的传递到后一级，同时能完成这一任务的方法就是采用电容传输或者变压器传输来实现。他们都能传递交流信号和隔断直流，使前后级的工作点互不牵连。但不同的是，用电容传输时，信号的相位要延迟一些，用变压器传输时，信号的高频成分要损失一些。一般情况下，小信号传输时，常用电容作为耦合元件，大信号或者强信号传输时，常用变压器作为耦合元件。由于电容的隔直作用，阻容耦合电路不能用于直流放大器中。

　　Coupling（耦合）

　　阻容耦合方式：将放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端，称为阻容耦合方式。

　　直流分析：由于电容对直流量的电抗为无穷大，因而阻容耦合放大电路各级之间的直流通路不相通，各级的静态工作点相互独立。

　　交流分析：只要输入信号频率较高，耦合电容容量较大，前级的输出信号可几乎没有衰减地传递到后级的输入端。因此，在分立元件电路中阻容耦合方式得到非常广的应用。

　　阻容耦合电路的缺点：首先，不适合传送缓慢变化的信号，当缓慢变化的信号通过电容时，将严重被衰减，由于电容有“隔直”作用，因此直流成分的变化不能通过电容。更重要的是，由于集成电路工艺很难制造大容量的电容，因此，阻容耦合方式在集成放大电路中无法采用。

　　De-Coupling（去偶）

　　为保证前后级间传递信号而不互相影响各级静态工作点的而采取的措施。在电源中退耦表示，当芯片内部进行开关动作或输出发生变化时，需要瞬时从电源在线抽取较大电流，该瞬时的大电流可能导致电源在线电压的降低，从而引起对自身和其他器件的干扰。为了减少这种干扰，需要在芯片附近设置一个储电的“小水池”以提供这种瞬时的大电流能力。

　　在电路板的电源接入端放置一个1～10μF的电容，滤除低频噪声；在电路板上每个器件的电源与地线之间放置一个0.01～0.1μF的电容，滤除高频噪声。

　　如上图所示，一个LDO的输入和输出各加了两个电容，分别是104(100nF)和10uF。

　　By-Pass（旁路）

　　指给信号中的某些有害部分提供一条低阻抗的通路。电源中高频干扰是典型的无用成分，需要将其在进入目标芯片之前提前干掉，一般我们采用电容到达该目的。用于该目的的电容就是所谓的旁路电容（Bypass Capacitor），它利用了电容的频率阻抗特性（理想电容的频率特性随频率的升高，阻抗降低），可以看出旁路电容主要针对高频干扰（高是相对的，一般认为20MHz以上为高频干扰，20MHz以下为低频纹波）。

　　在电路板的电源接入端放置一个1～10μF的电容，滤除低频噪声；在电路板上每个器件的电源与地线之间放置一个0.01～0.1μF的电容，滤除高频噪声。在电源电路中，旁路和退耦都是为了减少电源噪声。旁路主要是为了减少电源上的噪声对器件本身的干扰（自我保护）；退耦是为了减少器件产生的噪声对电源的干扰（家丑不外扬）。有人说退耦是针对低频、旁路是针对高频，我认为这样说是不准确的，高速芯片内部开关操作可能高达上GHz，由此引起对电源线的干扰明显已经不属于低频的范围，为此目的的退耦电容同样需要有很好的高频特性。

　　By-Pass（旁路）

　　旁路电容一般接在放大器的输入端或输出端，用来滤除一些不需要的交流干扰，也有用来给有用的交流信号提供一个交流通道，使其不受衰减。像图电路中的电容C2即为旁路电容。

　　在电路板的电源接入端放置一个1～10μF的电容，滤除低频噪声；在电路板上每个器件的电源与地线之间放置一个0.01～0.1μF的电容，滤除高频噪声。图中的三极管Q1及外围元件组成一个单管放大器，Rb为三极管的基极偏置电阻，发射极接的Re为负反馈电阻，用于稳定Q1的静态工作点。这个电路中若没有电容C2，Re对有用的交流信号也具有负反馈作用，此时会使放大器的交流增益降低，为了消除Re对交流信号的负反馈，一般都在其两端并联一个旁路电容，这样对于交流信号，Q1的发射极相当于直接接地，放大器具有较高的交流增益，这就是旁路电容的作用之一。

　　旁路电容一般可以选用铝电解电容、独石电容或瓷片电容，具体选用哪种电容以及选用多大容量的电容作为旁路电容，这要视交流信号的频率而定。像图1所示的低频放大电路中，C2一般选用数十μF的铝电解电容即可，若是高频电路，该电容可以选用几nF到几十nF的瓷片电容或独石电容。

　　Bridge-Rectifiers

　　桥式整流即桥式整流器，英文BRIDGE RECTIFIERS，也叫做整流桥堆，是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路，常用来将交流电转变为直流电。

　　在电源电路的三种整流电路中，只有全波整流电路要求电源变压器的次级线圈设有中心抽头，其他两种电路对电源变压器没有抽头要求。另外，半波整流电路中只用一只二极管，全波整流电路中要用两只二极管，而桥式整流电路中则要用四只二极管。根据上述两个特点，可以方便地分辨出三种整流电路的类型，但要注意以电源变压器有无抽头来分辨三种整流电路比较准确。

　　桥式整流功能

　　1）滤波，利用电容器隔直通交的特性将整流后的残留交流成份旁路回流！

　　2）整形，全波整流后的输出不是平直的直流电压，而是每秒100个从零到最大值，又从最大值到零的脉动直流电压。这样的不平稳电压是无法供后级电路直流要求的（充电和加热等直功耗设备除外）利用电容器的充放电特性（高充低放）可使输出电压稳定于一平滑平均值；

　　3）提升平均值，因整流输出是脉动而平均有效值就低于原交流电压值很多，减去整流管的正向压降看，其整体效率就很低，而电容器的峰值充电特性（两端电压可达峰值）可使输出电压接近于原脉动电压的峰值（原交流的1.414倍）这就很大程度上提高了输出的效率。