电容基础知识：从概念到应用的全面解析

电容基础知识：从概念到应用的全面解析

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/weixin_42727214/article/details/136591325

电容是电子工程中最基本的元器件之一，广泛应用于各种电路中。本文将从电容的基本概念出发，详细介绍其类型、特性及其在电路中的应用，帮助读者全面理解这一重要元器件。

1. 电容是什么

(1) 概念：电容简单来说就是两块不连通的导体加上中间的绝缘材料。

(2) 电解电容图片

• 电解电容区分正负，正负不能接反；如果接反电容会爆炸。
• 长的引脚为正极，短的引脚为负极；正极引脚原理黑色外壳一端，负极靠近灰色外壳一端口。
• 电容两端电压不能超过耐压值。

2. 常见电容特性

• CBB电容：不分正负；耐压值可以做得非常高。
• 液态电解电容：温度特性比上图中得电解电容好。

3. 电容两端电压不能突变

(1) 电容两端的相对电压不能突变，只要电容不充电或放电，电容两端的电压就不变。
注意：电容两端的相对电压不能突变，但是两端的电压可以同时突变。

(2) 下图分析：

• 闭合开关S2
• 电容两端电压都突变都5V
• 接着下面一端电压逐渐降低到0V
• 断开S2
• 电容两端电压保持不变
• 闭合开关S3
• 电容下端电压突变到5V，上端电压突变到10V
• 电容两端相对电压保持不变

(5) 总结：综上，当电容不加电阻直接接在电源两端，相当于瞬间短路，然后进入充电状态。

4. 电容的储能特性

(1) 电容可以简单理解称一个小电池。
(2) 电容的充电速度与电容大小以及充电电流有关。

• 电容的充电时间常数是电容的端电压达到最大值的0.63倍时所需要的时间。
• t = RC (t单位是S；R单位是Ω；C单位是F)
• 假设电路中R=1Ω，C=1F，那么时间常数就是1秒
  (3) 以图举例
• 假设V3 = 10V；R6 = 1K；C1 = 1uF
• t = RC 1K * 1uF = 1mS
• 那么经过1mS电容的电压就会到6.3V
• 一般认为3~5个t值就认为电容充满了

(4) 该特性的应用：通过RC电路是芯片上电延迟。

• 下图中三极管导通需要0.7V电压，通过RC电路，延迟三极管导通的时间，延迟点亮LED灯。
• 图中接通电源，电容两端同时变为0V，接着正极电容端电压逐渐增高。

(5) 该特性的应用：利用电容储能特性可以实现关断延迟

5. 电容稳定电压的作用（滤波）

(1) 为什么很多电路和芯片上面都要加电容？

• 如下左图：
• S4断开，R9正常工作
• S4闭合，电容相当于负载设备(电容充电模拟外设接入：电压跌落)
• 电源电压会发生电压跌落，可能会导致设备工作异常，设备复位等情况
• 如下右图
• 有图当开关S5闭合时，电源电压不会明显跌落
• 因为当电源电压跌落，C5电容立刻放电，从而稳定电压，电源电压降低就不明显

6. 容抗的计算公式

(1) 电容在频率越高时，阻抗越小，频率越低时，阻抗越大。

• f: 频率 (电容只能通过交流电)
• c: 电容大小

7. 低通滤波电路原理及作用

(1) 低通滤波电路可以“低频”的信号通过，衰减“高频”的信号。
低通滤波电路有以上作用是利用了电容充放电特性实现的。

: 低通滤波电路的截止频率

• 假设输入的交流电刚好是截止频率，则会衰减-3db，峰值变为原来的0.707倍

(2) 原理

• 利用串联分压理解。频率越高，电容阻抗越低，串联所分得的电压越少。所以频率越高，衰减越多，输出电压越低。
• 上述电路的R和C决定了电容的充电速度，频率太高时，电容的充放电速度跟不上输入信号的变化速度，电容不能充满，即电容两端输出的电压变低。

8. 高通滤波电路原理及作用

(1) 高通滤波电路可以让“高频”的信号通过，衰减“低频”的信号。

• 高频、低频是相对频率
• : 高通滤波电路的截止频率

(2) 原理

• 和低通滤波相同