电容的使用比较常见的有滤波(去耦)、耦合、振荡、旁路、分频等几种。
在接法上,常见的滤波、旁路是一端接地(或低电位),其作用是为线路上的纹波、杂散谐波、高频分量等提供一条泄放“通道”;前后级间的耦合电容多是串联在两级之间,其作用是传递信号;振荡、分频则接法不同(串、并兼有),作用是引导有关频率的信号,按照设计的要求传递,使电路实现特定的功能。
滤波电容为了求得较宽范围的滤除效果、保证电路在电压波动稍大时仍有比较稳定的输出,一般选择较大一些;芯片的去耦电容应尽可能靠近芯片的电源引脚,而且尽量做到每个芯片都有。旁路电容多数是针对该连接点处的信号成分选择,目的是除掉该处、该器件的高频噪声,顾名思义是让高频噪声“走旁边的路”,所以又称为旁路。耦合电容在两级之间的有两个作用:一方面是通过有用的信号,另一方面是隔断直流和削弱其他无关的信号;交流反馈通路上的电容可以视为一种特殊的耦合方式。振荡电容的使用视振荡频率、振荡器件的工作特性、连接方式等因素而定。分频电容因为要通过不同的连接方式来分离不同频率的信号,所以严格的说,它兼有耦合、旁路的特点。
我们知道,电容越大,储能越大,可它的时间常数也就越大,因此电源的滤波电容通常都选得比较大,一般的小信号处理部分都在100μF —1000μF之间。低频放大电路中,耦合电容同时还要考虑到一个“信号耦合量”的问题,即通过电容的交流信号的“流量”,所以也都择得稍大,稍大的耦合电容由于它的时间常数大,才能使高频信号通不过,因此,耦合电容多数在0.1μF—47μF之间,选用时,在满足信号电流的前提下小一点为好。在高频电路中一般都是放大高频电压信号,所以耦合电容一般取得小,有时几PF就够了,选大了会引起输出波形畸变或使放大电路产生“失真”。振荡电容在满足振荡条件(幅度、相位、时间)的要求之下,可以与电阻、电感、三极管、运放、非门等元器件组成不同类型的振荡器,这个大小的选取就要依据不同电路单元的形式来确定了。
由于电容的选择使用与频率关系较为密切,所以多数情况下是根据信号的频率来选择。以晶振的匹配电容为例,主要用来匹配晶体振荡电路,使电路易于起振并处于合理的激励状态之下,如:某种51单片机学习板用11.0592MHz晶振时,该处的电容取22pF瓷片;2568熊猫彩电主芯片TMP87CK38N-3628用8MHz晶振时,则该处的电容取33pF瓷片。在高频电路和数字电路中使用电容,还要根据使用要求与场合,酌情考虑电容中分布电感的影响。还有的电路中将0.1μF、10μF 的电容并联使用,其目的是去除高频噪声的效果要好一些,较好的兼顾了去耦和旁路。顺便说明的是在这些位置最好不用铝电解电容,电解电容是两层薄膜卷起来的,这种卷起来的结构在高频时表现为电感。要使用瓷片电容、钽电容或聚碳酸酯电容。去耦电容的选用,可按 C=1/F, 10MHz 取 0.1μF,100MHz 取 0.01μF。这里所说的这些个数据,虽然给出了部分计算式,但不一定是绝对准确的,作为参考范围还可以,所以在实验、调试时可以调换、对比,然后确定最合适的值。
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