电容是电路设计中最常见、最常用的器件，是无源元件之一。简单来说，有源器件称为有源器件，不需要能源(电)源的器件称为无源器件。电容通常在高速电路中扮演重要角色。 　　

　　

　　电容器有很多种功能和用途。如：在旁路、去耦、滤波、储能方面的作用；在完成振荡、同步以及时间常数的作用…… 　　

　　

　　下面来详细分析一下： 　　

　　

　　1、隔直流：作用是阻止直流通过而让交流通过。 　　

　　

　　 　　

　　

　　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。 　　

　　

　　 　　

　　

　　 　　

　　

　　旁路电容：旁路电容器，也称为去耦电容器，是一种为设备提供能量的储能装置。它利用了电容器的频率阻抗特性(理想电容器的频率特性随频率增加，阻抗减小)，就像一个池塘，可以使输出电压输出均匀，减少负载电压的波动。旁路电容应尽可能靠近负载器件的电源引脚和接地引脚，这是阻抗要求。画PCB时，要特别注意。只有靠近某个元件时，地电位上升，才能抑制过电压或其他传输信号引起的噪声。说白了，就是DC电源中的交流分量通过电容耦合到电源的地，起到净化DC电源的作用。如图C1所示，旁路电容应尽可能靠近IC1。 　　

　　

　　 　　

　　

　　图C1 　　

　　

　　去耦电容：去耦电容以输出信号的干扰为滤波对象，相当于一个电池，通过充放电使放大后的信号不会受到电流突变的干扰。其容量取决于信号频率和纹波抑制程度。去耦电容充当“电池”，满足驱动电路电流的变化，避免相互耦合干扰。 　　

　　

　　而旁路电容实际也是去耦合的，旁路电容一般指的是高频旁路，也就是为高频开关噪声提供一种低阻抗的防漏电方式。一般高频旁路电容比较小，一般是0.1F，0.01F等。根据谐振频率计算谐振频率；但去耦电容的容量一般较大，可能为10F以上，具体取决于电路中的分布参数和驱动电流的变化。如图C3所示，去耦电容 　　

　　

　　 　　

　　

　　图C3 　　

　　

　　它们的区别：旁路以输入信号的干扰为滤波对象，解耦以输出信号的干扰为滤波对象，防止干扰信号返回电源。 　　

　　

　　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 。 　　

　　

　　 　　

　　

　　 　　

　　

　　采用电容作为耦合元件，将前一级的信号传输到后一级，并切断前一级的直流电对后一级的影响，电路调试简单，性能稳定。 　　

　　

　　交流信号放大如果不加电容，不会改变，但是各级工作点需要重新设计。由于前后阶段的影响，工作点的调试非常困难，多阶段几乎不可能实现。 　　

　　

　　4、滤波：这个对电路而言很重要，CPU背后的电容基本都是这个作用。 　　

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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。

　　

　　

　　

滤波作用：理想电容，电容越大，阻抗越小，通过的频率也越高。电解电容一般都是超过 1uF ，其中的电感成份很大，因此频率高后反而阻抗会大。我们经常看见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，其实大的电容通低频，小电容通高频，这样才能充分滤除高低频。电容频率越高时候则衰减越大，电容像一个水塘，几滴水不足以引起它的很大变化，也就是说电压波动不是你很大时候电压可以缓冲，如图C2

　　

　　

　　

图C2

　　

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，改善电路的稳定性。

　　

　　

　　

　　

分析：由于定时电容的容量决定了行振荡器的振荡频率，所以要求定时电容的容量非常稳定，不随环境湿度变化而变化，这样才能使行振荡器的振荡频率稳定。因此采用正、负温度系数的电容释联，进行温度互补。

　　

　　

当工作温度升高时，Cl的容量在增大，而C2的容量在减小，两只电容并联后的总容量为两只电容容量之和，由于一个容量在增大而另一个在减小，所以总容量基本不变。

　　

　　

同理，在温度降低时，一个电容的容量在减小而另一个在增大，总的容量基本不变，稳定了振荡频率，实现温度补偿目的。

　　

　　

6、计时：电容器与电阻器配合使用，确定电路的时间常数。

　　

　　

　　

　　

输入信号由低向高跳变时，经过缓冲1后输入RC电路。电容充电的特性使B点的信号并不会跟随输入信号立即跳变，而是有一个逐渐变大的过程。当变大到一定程度时，缓冲2翻转，在输出端得到了一个延迟的由低向高的跳变。

　　

　　

时间常数：以常见的 RC 串联构成积分电路为例，当输入信号电压加在输入端时，电容上的电压逐渐上升。而其充电电流则随着电压的上升而减小，电阻R和电容C串联接入输入信号VI，由电容C输出信号V0，当RC (τ)数值与输入方波宽度tW之间满足：τ》》tW，这种电路称为积分电路

　　

　　

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。

　　

　　

　　

变容二极管的调谐电路

　　

　　

因为lc调谐的振荡电路的谐振频率是lc的函数，我们发现振荡电路的最大与最小谐振频率之比随着电容比的平方根变化。此处电容比是指反偏电压最小时的电容与反偏电压最大时的电容之比。因而，电路的调谐特征曲线（偏压一谐振频率）基本上是一条抛物线。

　　

　　

8、整流：在预定的时间开或者关半闭导体开关元件。

　　

　　

　　

　　

　　

　　

9、储能：储存电能，用于必须要的时候释放。

　　

　　

例如相机闪光灯，加热设备等等．（如今某些电容的储能水平己经接近锂电池的水准，一个电容储存的电能可以供一个手机使用一天。

　　

　　

　　

储能作用：一般地，电解电容都会有储能的作用。对于专门的储能作用的电容，电容储能的机理为双电层电容以及法拉第电容，其主要形式为超级电容储能，其中超级电容器是利用双电层原理的电容器，当外加电压加到超级电容器的两个极板上时，与普通电容器一样，极板的正电极存储正电荷，负极板存储负电荷，在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容量非常大。

　　

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