隨著電子信息技術的飛速發展,數碼電子產品的升級換代速率變快,以平板電視機(LCD和PDP)、筆記本、數碼照相機等商品主導的消費電子產品電子設備銷售量穩步增長,推動了電容產業鏈提高。電容器是電子設備中大量使用的電子元件之一,所以廣泛應用于隔直、藕合、旁路、濾波、調諧控制回路、能量轉換、控制回路等層面。那么其的工作原理是如何的?作用又有哪些?下面將為大家介紹:
圖1 電容器
1.簡介
電容器是儲存電量和電能(電勢能)的元件。一個導體被另一個導體所包圍,或者由一個導體發出的電場線全部終止在另一個導體的導體系,稱為電容器。用字母C表示。定義1:電容器,顧名思義,是‘裝電的容器’,是一種容納電荷的器件。英文名稱:capacitor。電容器是電子設備中大量使用的電子元件之一,廣泛應用于電路中的隔直通交,耦合,旁路,濾波,調諧回路, 能量轉換,控制等方面。定義2:電容器,任何兩個彼此絕緣且相隔很近的導體(包括導線)間都構成一個電容器。
2.基本結構
電容器的基本結構是間隔對置的2個電極(金屬板)。施加直流電壓(V)到2個電極上,電子瞬間聚集到其中一個電極上,該電極帶負電,另一個電極則處于電子不足的狀態,帶正電。該狀態在撤去直流電壓后依舊存在。即,在2個電極之間蓄積了電荷(Q)。在電極間插入電介質(陶瓷、塑料薄膜等),通過電介質的極化,蓄積的電荷增加。表示電容器蓄積多少電荷的指標叫做電容量(C)(簡稱容量)。
電容器的結構
電容器的電容量
電容器積蓄的電荷
3.工作原理
通過在電極上儲存電荷儲存電能,通常與電感器共同使用形成LC振蕩電路。電容器工作原理是電荷在電場中會受力而移動,當導體之間有了介質,則阻礙了電荷移動而使得電荷累積在導體上,造成電荷的累積儲存。
電容器與電池類似,也具有兩個電極。在電容器內部,這兩個電極分別連接到被電介質隔開的兩塊金屬板上。電介質可以是空氣、紙張、塑料或其他任何不導電并能防止這兩個金屬極相互接觸的物質。
電容器上與電池負極相連的金屬板將吸收電池產生的電子。電容器上與電池正極相連的金屬板將向電池釋放電子。充電完成后,電容器與電池具有相同的電壓(如果電池電壓是1.5伏特,則電容器電壓也是1.5伏特)。
圖2 電容器工作原理
4.作用
(1)諧振:用在LC諧振電路中的電容器稱為諧振電容,LC并聯和串聯諧振電路中都需這種電容電路。
(2)耦合:用在耦合電路中的電容稱為耦合電容,在阻容耦合放大器和其他電容耦合電路中大量使用這種電容電路,起隔直流通交流作用。
(3)中和:用在中和電路中的電容器稱為中和電容。在收音機高頻和中頻放大器,電視機高頻放大器中,采用這種中和電容電路,以消除自激。
(4)濾波:用在濾波電路中的電容器稱為濾波電容,在電源濾波和各種濾波器電路中使用這種電容電路,濾波電容將一定頻段內的信號從總信號中去除。
(5)積分:用在積分電路中的電容器稱為積分電容。在電勢場掃描的同步分離電路中,采用這種積分電容電路,可以從場復合同步信號中取出場同步信號。
(6)定時:用在定時電路中的電容器稱為定時電容。在需要通過電容充電、放電進行時間控制的電路中使用定時電容電路,電容起控制時間常數大小的作用。
圖3 電路中電容
(7)退耦:用在退耦電路中的電容器稱為退耦電容,在多級放大器的直流電壓供給電路中使用這種電容電路,退耦電容消除每級放大器之間的有害低頻交連。
(8)自舉:用在自舉電路中的電容器稱為自舉電容,常用的OTL功率放大器輸出級電路采用這種自舉電容電路,以通過正反饋的方式少量提升信號的正半周幅度。
(9)補償:用在補償電路中的電容器稱為補償電容,在卡座的低音補償電路中,使用這種低頻補償電容電路,以提升放音信號中的低頻信號,此外,還有高頻補償電容電路。
(10)微分:用在微分電路中的電容器稱為微分電容。在觸發器電路中為了得到尖頂觸發信號,采用這種微分電容電路,以從各類(主要是矩形脈沖)信號中得到尖頂脈沖觸發信號。
圖4 電容器外形圖
(11)高頻消振:用在高頻消振電路中的電容稱為高頻消振電容,在音頻負反饋放大器中,為了消振可能出現的高頻自激,采用這種電容電路,以消除放大器可能出現的高頻嘯叫。
(12)分頻:在分頻電路中的電容器稱為分頻電容,在音箱的揚聲器分頻電路中,使用分頻電容電路,以使高頻揚聲器工作在高頻段,中頻揚聲器工作在中頻段,低頻揚聲器工作在低頻段。
(13)旁路:用在旁路電路中的電容器稱為旁路電容,電路中如果需要從信號中去掉某一頻段的信號,可以使用旁路電容電路,根據所去掉信號頻率不同,有全頻域(所有交流信號)旁路電容電路和高頻旁路電容電路。
(14)負載電容:是指與石英晶體諧振器一起決定負載諧振頻率的有效外界電容。負載電容常用的標準值有16pF、20pF、30pF、50pF和100pF。負載電容可以根據具體情況作適當的調整,通過調整一般可以將諧振器的工作頻率調到標稱值。
圖5 各種外形的電容
本文介紹了電容器的簡介、結構、原理與作用,在選用電容器的工作電壓時應符合電路要求。一般情況下,選用電容器的額定電壓應是實際工作電壓的1.2~1.3倍。對于工作環境溫度較高或穩定性較差的電路,選用電容器的額定電壓應考慮降額使用,留有更大的余量才好。
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