电容的工作原理

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1、电容一、基本原理电容器的基本原理可以用图1-1来描述当在两个正对的金属电极上施加电压时，电荷将据电压的大小被储存起来基本公式：Q=C*VW=1/2* C*VA2；di=C*dv/dt ;CF= Q S/t-Q:电量(C )V:电压(V )C:电容量(F)S:电极面积m2t :介质厚度m/：相对介电常数Q：介质在真空状态下的介电常数(=8.85x10-12 F/M)铝氧化膜的相对介电常数为78，要想获得更大的电容，可以通过增加表 面积S或者减少其厚度t来获得。表1-1列出了电容器中常用的几种典型的介质的相对介电常数，在很多情况下， 电容器的命名通常是根据介质所使用的材料来决定的，例如：铝电解电容

2、器、钽电容器等。介质相对介电常数介质相对介电常数铝氧化膜7 8陶瓷10120薄膜树脂3.2聚苯乙烯2.5云母6 8钽氧化膜10 20二、常见电容类型一般根据电极、电介质材料来分有如下：1、铝电解电容极性电容，它的正极、负极、电介质是什么呢？经常有人会混淆，其实分别是正 极铝箔、三氧化二铝（附在正极铝箔的一面）、电解液（通过负极铝箔做引脚搭接）2、钽电解电容极性电容，正极、负极、电介质分别是：钽丝、二氧化锰MnO2 （石墨、银层做引脚搭接）、五氧化二钽Ta2O5 （在制造过程中形成）3、片状多层陶瓷电容（MLCC）无极性；贴片式；多层层叠；正负极为金属电极、电介质是陶瓷材料4、引线式多层陶瓷电容

3、（独石电容）无极性；插脚式；是用MLCC电容焊接两个引脚，然后把芯用包封材料制造而成；CC41、CT41就属于这类5、圆形陶瓷电容（瓷介电容）无极性；单层；正负极为金属电极、电介质是陶瓷材料；个头比较大，一般为高压电容；CC81、CT81就属于这类6、薄膜电容无极性；多层层叠或卷绕；正负极为金属电极、电介质是有机薄膜材料；比如：聚乙烯、聚脂等7、安规电容实际上符合各国安规标准的圆形陶瓷电容或薄膜电容；常见的，丫1、丫2为圆形陶瓷电容；XI、X2为薄膜电容。总之：依据CF= Q S/t；以及实际制造中电容的正、负极、电介质材料 选型 和根据材料特点选择的制造工艺可以得知：1、容量大的电容必须增加

4、S,故个头大。耐压高的电容必须增加t，故一般较厚。2、铝电解、钽电容相对来说 S大，故容量可以做到很大。3、MLCC电容的容量、耐压一般不大。4、圆形陶瓷电容容值不大，但耐压可以做到很大。5、薄膜电容容值不大，但耐压较高。根据应用场合和作用可分：1、旁路电容故名思义，是给交流信号提供一个对地的低阻抗通路。也可以称做滤波电容。2、藕合电容隔直流通交流，传递交流信号。根据di=C*dv/dt ;不难理解。直流信号dv/dt=O : 故无电流流过电容。3、退（去）藕电容在驱动电路中，如果负载变化很大，会对供应源产生电压或电流冲击，加退（去） 藕电容就起缓冲作用。比如：IC的VCC, IC内部电子管的

5、开、关高速动作引起 VCC变化，如果有退（去）藕电容的话，其 VCC变化不会延伸到供应VCC的 电源端口。4、储能电容：根据W=1/2* C*VA2;不难理解电容的容量越大；工作电压越大储存的能量越大。比如在RTC时钟电路的备电中，通过一个大容量的电容在工作时贮存电能，在 掉电时，这个电容就释放电能起到很好的备电作用。电容是板卡设计中必用的元件， 其品质的好坏已经成为我们判断板卡质量的一个很重要的方 面。 电容的功能和表示方法。由两个金属极， 中间夹有绝缘介质构成。 电容的特性主要是隔直流通交流， 因此多用于级间耦合、滤波、去耦、旁路及信号调谐。电容在电路中用“C”加数字表示，比如C8，表示在

6、电路中编号为 8 的电容。 电容的分类。电容按介质不同分为：气体介质电容，液体介质电容，无机固体介质电容，有机固体介质电容电解电容。 按极性分为： 有极性电容和无极性电容。 按结构可分为： 固定电容， 可变电容， 微调电容。 电容的容量。电容容量表示能贮存电能的大小。 电容对交流信号的阻碍作用称为容抗， 容抗与交流信号的频率和电容量有关，容抗 XC=1/2廿c （f表示交流信号的频率， C表示电容容量）。 电容的容量单位和耐压。电容的基本单位是 F （法）,其它单位还有：毫法（mF ）、微法（uF ）、纳法（nF ）、皮法（pF ）。1000000 诉，1 疔=1000nF=1000000pF

7、每一个电容都有它的耐压值， 用 V 表示。一般无极电容的标称耐压值比较高有： 63V 、100V 、160V 、250V 、400V 、600V 、1000V 等。有极电容的耐压相对比较低，一般标称耐压值有：4V 、6.3V 、 1 0V 、 1 6V 、25V 、35V 、50V 、63V、80V、100V 、220V 、400V 等。 电容的标注方法和容量误差。电容的标注方法分为：直标法、色标法和数标法。对于体积比较大的电容，多采用直标法。如果是 0.005 ，表示 0.005uF=5nF 。如果是 5n ，那就表示的是 5nF 。数标法：一般用三位数字表示容量大小，前两位表示有效数字，第

8、三位数字是 10 的多少次方。如：102 表示 10x10x10 PF=1000PF， 203 表示 20x10x10x10 PF 。色标法，沿电容引线方向，用不同的颜色表示不同的数字，第一、二种环表示电容量，第三种颜色表示有效数字后零的个数（单位为 pF ）。颜色代表的数值为：黑 =0 、棕 =1 、红 =2 、 橙=3 、黄=4 、绿=5 、蓝=6 、紫=7 、灰=8 、白=9 。电容容量误差用符号 F、G、J、K、L、M 来表示，允许误差分别对应为 1%、2%、5%、10% 、15% 、20% 。电容上面有标志的黑块为负极。在 PCB 上电容位置上有两个半圆，涂颜色的半圆对应的引 脚为负

9、极。也有用引脚长短来区别正负极长脚为正，短脚为负。当我们不知道电容的正负极时， 可以用万用表来测量。 电容两极之间的介质并不是绝对的绝 缘体，它的电阻也不是无限大，而是一个有限的数值，一般在 1000 兆欧以上。电容两极之 间的电阻叫做绝缘电阻或漏电电阻。只有电解电容的正极接电源正（电阻挡时的黑表笔） ， 负端接电源负（电阻挡时的红表笔）时，电解电容的漏电流才小（漏电阻大） 。反之，则电 解电容的漏电流增加 （漏电阻减小） 。这样，我们先假定某极为 “+ ”极，万用表选用 R*100 或 R*1K 挡，然后将假定的“ + ”极与万用表的黑表笔相接，另一电极与万用表的红表笔相 接，记下表针停止的

10、刻度（表针靠左阻值大） ，对于数字万用表来说可以直接读出读数。然 后将电容放电（两根引线碰一下） ，然后两只表笔对调，重新进行测量。两次测量中，表针 最后停留的位置靠左（或阻值大）的那次，黑表笔接的就是电解电容的正极。电容使用的一些经验及来四个误区。一些经验： 在电路中不能确定线路的极性时， 建议使用无极电解电容。 通过电解电容的纹波 电流不能超过其充许范围。 如超过了规定值， 需选用耐大纹波电流的电容。 电容的工作电压 不能超过其额定电压。 在进行电容的焊接的时候， 电烙铁应与电容的塑料外壳保持一定的距 离，以防止过热造成塑料套管破裂。并且焊接时间不应超过 10 秒，焊接温度不应超过 260

11、 摄氏度。四个误区：电容容量越大越好。很多人在电容的替换中往往爱用大容量的电容。我们知道虽然电容越大，为 IC 提供的电流 补偿的能力越强。 且不说电容容量的增大带来的体积变大， 增加成本的同时还影响空气流动 和散热。 关键在于电容上存在寄生电感， 电容放电回路会在某个频点上发生谐振。 在谐振点， 电容的阻抗小。 因此放电回路的阻抗最小， 补充能量的效果也最好。 但当频率超过谐振点时， 放电回路的阻抗开始增加， 电容提供电流能力便开始下降。 电容的容值越大， 谐振频率越低， 电容能有效补偿电流的频率范围也越小。 从保证电容提供高频电流的能力的角度来说， 电容 越大越好的观点是错误的，一般的电路

12、设计中都有一个参考值的。同样容量的电容，并联越多的小电容越好，耐压值、耐温值、容值、ESR（等效电阻）等是电容的几个重要参数，对于ESR自然是越低越好。ESR与电容的容量、频率、电压、温度等都有关系。当电压固定时候，容量越大，ESR越低。在板卡设计中采用多个小电容并连多是出与 PCB 空间的限制，这样有的人就认为， 越多的并联小电阻，ESR越低，效果越好。理论上是如此，但是要考虑到电容接脚焊点的阻ESR 越低，效果越好。结合我们上面的提高的供电电路来说， 对于输入电容来说， 输入电容的容量要大一点。 相对 容量的要求，对 ESR 的要求可以适当的降低。因为输入电容主要是耐压，其次是吸收MOSF

13、ET 的开关脉冲。对于输出电容来说，耐压的要求和容量可以适当的降低一点。 ESR 的要求则高一点，因为这里要保证的是足够的电流通过量。但这里要注意的是 ESR 并不是 越低越好，低 ESR 电容会引起开关电路振荡。而消振电路复杂同时会导致成本的增加。板 卡设计中， 这里一般有一个参考值， 此作为元件选用参数， 避免消振电路而导致成本的增加。好电容代表着高品质。“唯电容论” 曾经盛极一时， 一些厂商和媒体也刻意的把这个事情做成一个卖点。 在板卡设 计中，电路设计水平是关键。 和有的厂商可以用两相供电做出比一些厂商采用四相供电更稳 定的产品一样， 一味的采用高价电容，不一定能做出好产品。 衡量一个

14、产品，一定要全方位 多角度的去考虑，切不可把电容的作用有意无意的夸大 .除电阻外，电容( Capacitor )是第二种最常用的元件。电容的主要物理特征是储存电荷。 由于电荷的储存意味着能的储存， 因此也可说电容器是一个储能元件， 确切的说是储存电能。 两个平行的金属板即构成一个电容器。电容也有多种多样，它包括固定电容，可变电容，电 解电容，瓷片电容，云母电容，涤纶电容，钽电容等，其中钽电容特别稳定。电容有固定电 容和可变电容之分。固定电容在电路中常常用来做为耦合，滤波，积分，微分，与电阻一起 可以任意改变，所以当它和电感一起构成 LC 回路时，回路的谐振频率就会随着可变电容器 容量的变化而变

15、化。一般接受机电路就是利用这样一个原理来改变接收机的接收频率的。所谓电容，就是容纳和释放电荷的电子元器件。电容的基本工作原理就是充电放电， 当然还有整流、振荡以及其它的作用。另外电容的结构非常简单，主要由两块正负电极和 夹在中间的绝缘介质组成， 所以电容类型主要是由电极和绝缘介质决定的。 电容的用途非常 多，主要有如下几种：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。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4 滤波：这个对 DIY 而言很重要，显卡上的电容基本都是这个作用。5温度补偿：针对其它元件对温度的适应性

16、不够带来的影响，而进行补偿，改善电路的稳 定性。6计时：电容器与电阻器配合使用，确定电路的时间常数。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已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。关于滤波电容、去耦电容、旁路电容作 用 滤波电容用在电源整流电路中，用来滤除交流成分。使输出的直流更平滑。 去耦电容用在放大电路中不需要交流的地方， 用来消除自激，使放大器稳定工作 旁路电容用在有电阻连接时，接在电阻两端使交流信号顺利通过。1.关于去耦电容蓄能作用的理解1）去耦电容主要是去除

17、高频如 RF 信号的干扰，干扰的进入方式是通过电磁辐 射。而实际上，芯片附近的电容还有蓄能的作用，这是第二位的你可以把总电源看作密云水库，我们大楼内的家家户户都需要供水，这时候，水不是直接来自于水库，那样距离太远了，等水过来，我们已经渴的不行了。 实际水是来自于大楼顶上的水塔 ,水塔其实是一个 buffer 的作用。如果微观来看，高频器件在工作的时候，其电流是不连续的，而且频率很高， 而器件 VCC 到总电源有一段距离，即便距离不长，在频率很高的情况下， 阻抗Z = i*wL+R，线路的电感影响也会非常大， 会导致器件在需要电流的时候，不能被及时供给。而去耦电容可以弥补此不足。这也是为什么很多

18、电路板在高频器件 VCC 管脚处放置小电容的原因之一（在 vcc 引脚上通常并联一个去藕电容，这样交流分量就从这个电容接地。）2）有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。去耦电容的主要 功能就是提供一个局部的直流电源给有源器件，以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引 导到地2.旁路电容和去耦电容的区别还可以为器件供局部化的DC电压源，它在减少跨板浪涌电流方面特别有用。旁路：从元件或电缆中转移出不想要的共模 RF能量。这主要是通过产生 AC旁路消除无意的能量进入敏感的部分，另外还可以提供基带滤波功能（带宽受限）。我们经常可以看到，在电源和地之间连接着去耦电容，它有三个方面的作用：一是作

19、为本集成电路的蓄能电容；二是滤除该器件产生的高频噪声，切断其通过供电回路进行传播的通路；三是防止电源携带的噪声对电路构成干扰。在电子电路中，去耦电容和旁路电容都是起到抗干扰的作用，电容所处的位 置不同，称呼就不一样了。对于同一个电路来说，旁路（ bypass ）电容是把输 入信号中的高频噪声作为滤除对象，把前级携带的高频杂波滤除，而去耦（decoupli ng ）电容也称退耦电容，是把输出信号的干扰作为滤除对象VC壬耦电容信号輸岀信号输入耦电容从电路来说，总是存在驱动的源和被驱动的负载。 如果负载电容比较大，驱动电 路要把电容充电、放电，才能完成信号的跳变，在上升沿比较陡峭的时候，电流比较大，

20、这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流， 由于电路中的电感， 电阻（特 别是芯片管脚上的电感， 会产生反弹） ，这种电流相对于正常情况来说实际上就 是一种噪声，会影响前级的正常工作。这就是耦合。去藕电容就是起到一个电池的作用， 满足驱动电路电流的变化， 避免相互间的耦 合干扰。旁路电容实际也是去藕合的， 只是旁路电容一般是指高频旁路， 也就是给高频的 开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。 高频旁路电容一般比较小， 根据谐振频率一 般是 0.1u ，0.01u 等，而去耦合电容一般比较大，是 10u 或者更大，依据电路 中分布参数，以及驱动电流的变化大小来确定。去耦和旁路都可以看作滤波。 去耦电容相当

21、于电池， 避免由于电流的突变而使电 压下降，相当于滤纹波。具体容值可以根据电流的大小、期望的纹波大小、作用 时间的大小来计算。去耦电容一般都很大，对更高频率的噪声，基本无效。旁路 电容就是针对高频来的， 也就是利用了电容的频率阻抗特性。 电容一般都可以看 成一个 RLC 串联模型。在某个频率，会发生谐振，此时电容的阻抗就等于其 ESR。 如果看电容的频率阻抗曲线图，就会发现一般都是一个 V 形的曲线。具体曲线 与电容的介质有关， 所以选择旁路电容还要考虑电容的介质， 一个比较保险的方 法就是多并几个电容。去耦电容在集成电路电源和地之间的有两个作用： 一方面是本集成电路的蓄能电容， 另一方面旁路

22、掉该器件的高频噪声。 数字电路中典型的去耦电容值是 0.1诉。这个电容的分布电感 的典型值是5田。0.1诉的去耦电容有5 的分布电感，它的并行共振频率大约在 7MHz一些。每10片左右集成电路要加一片充放电电容，或1个蓄能电容，可选10左右。最好不用电解电容，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。要使用钽电容或聚碳酸酯电容。去耦电容的选用并不严格，可按C=1/F，即10MHz取0.1pF, 100MHz 取 0.01 诉。2007-12-11 19:37滤波电容用在电源整流电路中，用来滤除交流成分。使输出的直流更平滑。 去耦电容用在放大电路中不需要交流的地方，用来消除

23、自激，使放大器稳定工 作。旁路电容用在有电阻连接时，接在电阻两端使交流信号顺利通过。1.关于去耦电容蓄能作用的理解1）去耦电容主要是去除高频如 RF 信号的干扰，干扰的进入方式是通过电磁辐 射。而实际上，芯片附近的电容还有蓄能的作用，这是第二位的。你可以把总 电源看作密云水库，我们大楼内的家家户户都需要供水，这时候，水不是直接 来自于水库，那样距离太远了，等水过来，我们已经渴的不行了。实际水是来 自于大楼顶上的水塔 ,水塔其实是一个 buffer 的作用。如果微观来看， 高频器件 在工作的时候，其电流是不连续的，而且频率很高，而器件 VCC 到总电源有一 段距离，即便距离不长，在频率很高的情况

24、下，阻抗 Z = i*wL+R，线路的电感 影响也会非常大，会导致器件在需要电流的时候，不能被及时供给。而去耦电 容可以弥补此不足。 这也是为什么很多电路板在高频器件 VCC 管脚处放置小电 容的原因之一（在 VCC 引脚上通常并联一个去耦电容，这样交流分量就从这 个电容接地）。 2）有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。 去耦电容的主要 功能就是提供一个局部的直流电源给有源器件，以减少开关噪声在板上的传播 和将噪声引导到地。2. 旁路电容和去耦电容的区别去耦：去除在器件切换时从高频器件进入到配电网络中的RF 能量。去耦电容还可以为器件供局部化的 DC 电压源，它在减少跨板浪涌电

25、流方面特别有用。旁路：从元件或电缆中转移出不想要的共模 RF能量。这主要是通过产生AC 旁路消除无意的能量进入敏感的部分，另外还可以提供基带滤波功能（带宽 受限） 我们经常可以看到，在电源和地之间连接着去耦电容，它有三个方面的作用： 一是作为本集成电路的蓄能电容；二是滤除该器件产生的高频噪声，切断其通 过供电回路进行传播的通路；三是防止电源携带的噪声对电路构成干扰。在电子电路中，去耦电容和旁路电容都是起到抗干扰的作用，电容所处的 位置不同，称呼就不一样了。对于同一个电路来说，旁路（ bypass ）电容是把 输入信号 中的高频噪声作为滤除对象， 把前级携带的高频杂波滤除， 而去耦（ d eco

26、upling ）电容也称退耦电容，是把 输出信号 的干扰作为滤除对象。 3在一个大的电容上还并联一个小电容的原因大电容由于容量大，所以体积一般也比较大，且通常使用多层卷绕的方式 制作，这就导致了大电容 的分布电感比较大（也叫等效串联电感，英文简称 E SL）。大家知道，电感对高频信号的阻抗是很大的，所以，大电容的高频性能 不好。而一些小容量电容则刚刚 相反，由于容量小，因此体积可以做得很小 （缩 短了引线，就减小了 ESL，因为一段导线也可以看成是一个电感的），而且常 使用平板电容的结构，这样小容量电 容就有很小ESL这样它就具有了很好的高 频性能，但由于容量小的缘故，对低频信号的阻抗大。所以

27、，如果我们为了让 低频、高频信号都可以很好的通过，就采用一个大电容再并上一个小电容的方 式。常使用的小电容为 0.1uF 的瓷片电容，当频率更高时，还可并联更小的电 容，例如几pF，几百pF的。而在数字电路中，一般要给每个芯片的电源引脚 上并联一个 0.1uF 的 电容到地（这个电容叫做退耦电容， 当然也可以理解为电 源滤波电容 ,越靠近芯片越好），因为在这些地方的信号主要是高频信号，使用较小的电容滤波就可以了旁路电容和去耦电容的区别2008-09-03 17:46旁路电容 和去耦电容的区别去耦：去除在器件切换时从高频器件进入到配电网络中的 RF 能量。去耦 电容还可以为器件供局部化的 DC

28、电压源，它在减少跨板浪涌电流方面特别有 用。旁路：从元件或电缆中转移出不想要的共模 RF 能量。这主要是通过产生 AC 旁 路消除无意的能量进入敏感的部分， 另外还可以提供基带滤波功能 （带宽受限）。我们经常可以看到，在电源和地之间连接着去耦电容，它有三个方面的作用： 一是作为本集成电路的蓄能电容；二是滤除该器件产生的高频噪声，切断其通 过供电回路进行传播的通路；三是防止电源携带的噪声对电路构成干扰。在电子电路中，去耦电容和 旁路电容 都是起到抗干扰的作用，电容所处的位置 不同，称呼就不一样了。对于同一个电路来说，旁路（ bypass ）电容是把输入 信号中的高频噪声作为滤除对象，把前级携带的

29、高频杂波滤除，而去耦decoupling ）电容也称退耦电容，是把输出信号的干扰作为滤除对象 在直流电源回路中，负载的变化会引起电源噪声。例如在数字电路中，当电路 从一个状态转换为另一种状态时，就会在电源线上产生一个很大的尖峰电流， 形成瞬变的噪声电压。配置去耦电容可以抑制因负载变化而产生的噪声，是印 制电路板的可靠性设计的一种常规做法，配置原则如下：电源输入端跨接一个10100uF的电解电容器，如果印制电路板的位置允许， 采用 100uF 以上的电解电容器的抗干扰效果会更好。为每个集成电路芯片配置一个 0.01uF 的陶瓷电容器。如遇到印制电路板空间 小而装不下时， 可每 410 个芯片配置

30、一个 1 10uF 钽电解电容器， 这种器件 的高频阻抗特别小，在500kHz20MHz范围内阻抗小于1 Q,而且漏电流很 小（ 0.5uA 以下）。对于噪声能力弱、关断时电流变化大的器件和 ROM 、RAM 等存储型器件，应在芯片的电源线（Vcc）和地线（GND ）间直接接入去耦电容。去耦电容的引线不能过长，特别是高频 旁路电容 不能带引线。说到电容，各种各样的叫法就会让人头晕目眩， 旁路电容 ，去耦电容， 滤波电 容等等，其实无论如何称呼，它的原理都是一样的，即利用对交流信号呈现低 阻抗的特性，这一点可以通过电容的等效阻抗公式看出来：Xcap=1/2 jfC ,工作频率越高，电容 值越大则

31、电容的阻抗越小 .。在电路中，如果电容起的主要作 用是给交流信号提供低阻抗的通路，就称为 旁路电容 ；如果主要是为了增加电 源和地的交流耦合，减少交流信号对电源的影响，就可以称为去耦电容；如果 用于滤波电路中，那么又可以称为 滤波电容 ；除此以外，对于直流电压，电容 器还可作为电路储能，利用冲放电起到电池的作用。而实际情况中，往往电容 的作用是多方面的，我们大可不必花太多的心思考虑如何定义。本文里，我们 统一把这些应用于高速 PCB 设计中的电容都称为 旁路电容 .一般滤波是用两个电容并联，一个大，一个小如 0.1UF 100PF 并联这样大的可以滤除低频，而且还可以蓄容，是电压纹波降低而小的

32、电容滤除高频。起旁路作用因为电容的特性是通高频，阻低频这样组合比较好一般在高频地方，都接一个小电容，起旁路作用电容的本质是通交流，隔直流，理论上说电源滤波用电容越大越好但由于引线和 PCB 布线原因，实际上电容是电感和电容的并联电路， (还有电容本身的电阻，有时也不可忽略)这就引入了谐振频率的概念：=1/(LC) 1/2DIP 封装更高在谐振频率以下电容呈容性，谐振频率以上电容呈感性。 因而一般大电容滤低频波，小电容滤高频波。 这也能解释为什么同样容 值的 STM 封装的电容滤波频率比 至于到底用多大的电容，这是一个参考电容谐振频率电容值DIP (MHz)STM (MHz)1.0 pF2.55

33、0.1 pF8160.01 pF25501000pF80160100 pF25050010 pF8001.6(GHz)不过仅仅是参考而已，用老工程师的话说主要靠经验更可靠的做法是将一大一小两个电容并联，一般要求相差两个数量级以上，以获得更大的滤波频段。旁路电容一旁路电容 的主要功能是产生一个交流分路，从而消去进入易感区的那些不需要 的能量。 旁路电容 一般作为高频旁路器件来减小对电源模块的瞬态电流需求。 通常铝电解电容和钽电容比较适合作 旁路电容 ，其电容值取决于 PCB 板上的瞬 态电流需求，一般在10至470 yF范围内。若PCB板上有许多集成电路、高速 开关电路和具有长引线的电源，则应选

34、择大容量的电容。 J&v9KLtP9 wP&l去耦电容C&h_K9d#Y6?有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。去耦电容的主要功 能就是提供一个局部的直流电源给有源器件，以减少开关噪声在板上的传播和 将噪声引导到地。实际上， 旁路电容 和去耦电容都应该尽可能放在靠近电源输入处以帮助滤除高频噪声。去耦电容的取值大约是 旁路电容的1/100至V1/1000 。为了得到更好的 EMC 特性，去耦电容还应尽可能地靠近每个集成块(IC)，因为布线阻抗将减小去耦电容的效力。陶瓷电容常被用来去耦，其值决定于最快信号的上升时间和下降时间。例如，对一个 33MHz 的时钟信号， 可使用 4.7n

35、F 至 100nF 的电容；对一个 100MHz 时钟信号，可使用 10nF 的电容。选择去耦电容时，除了考虑电容值外，ESR值也会影响去耦能力。为了去耦，应该选择ESR值低于1欧姆的电容。-p两者的区别：从电路来说，总是存在驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大，驱动电路要把电容充电、放电，才能完成信号的跳变，在上升沿比较陡峭的时候，电流比较大，这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流，由于电路中的电感，电阻（特别是芯片管脚上的电感，会产生反弹），这种电流相对于正常情况来 说实际上就是一种噪声，会影响前级的正常工作。这就是耦合。去藕电容就是起到一个电池的作用， 满足驱动电路电流的变化， 避免

36、相互间的 耦合干扰。旁路电容 实际也是去藕合的， 只是旁路电容 一般是指高频旁路， 也就是给高频 的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。高频 旁路电容 一般比较小，根据谐振频 率一般是 0.1u ， 0.01u 等，而去耦合电容一般比较大，是 10u 或者更大，依据 电路中分布参数，以及驱动电流的变化大小来确定。 Z#*OYN旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象，而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象，防止干扰信号返回电源。这应该是他们的本质区别电子元器件系列知识 - 电容篇参数1. 标称电容量（CR）。电容器产品标出的电容量值。云母和陶瓷 介质电容器的电容量较低（大约在 5000pF 以下）；纸、

37、塑料和一些 陶瓷介质形式的电容器居中（大约在 0.005uF1.0uF ）；通常电解电容器的容量较大。这是一个粗略的分类法2. 类别温度范围。电容器设计所确定的能连续工作的环境温度范 围。该范围取决于它相应类别的温度极限值，如上限类别温度、下限 类别温度、额定温度（可以连续施加额定电压的最高环境温度）等。3. 额定电压（UR）。在下限类别温度和额定温度之间的任一温度 下，可以连续施加在电容器上的最大直流电压或最大交流电压的有效 值或脉冲电压的峰值。 电容器应用在高电压场和时， 必须注意电晕的 影响。电晕是由于在介质 /电极层之间存在空隙而产生的，它除了可 以产生损坏设备的寄生信号外， 还会导致

38、电容器介质击穿。 在交流或 脉动条件下，电晕特别容易发生。对于所有的电容器，在使用中应保 证直流电压与交流峰值电压之和不得超过电容器的额定电压。4. 损耗角正切（tg S）o在规定频率的正弦电压下，电容器的损耗 功率除以电容器的无功功率为损耗角正切。 在实际应用中， 电容器并 不是一个纯电容， 其内部还有等效电阻， 它的简化等效电路如附图所 示。对于电子设备来说，要求 RS 愈小愈好，也就是说要求损耗功率 小，其与电容的功率的夹角要小。这个关系为：tg 3=RS/XC=2*3.14*f*C* RS。因此，在应用当中应注意选择这个参数，避免自身发热过大而影响寿命。5. 电容器的温度特性。通常是以

39、20 C基准温度的电容量与有关温 度的电容量的百分比表示。6. 使用寿命。电容器的使用寿命随温度的增加而减小。主要原因 是温度加速化学反应而使介质随时间退化。7. 绝缘电阻。由于温升引起电子活动增加，因此温度升高将使绝 缘电阻降低。电容的分类电容器包括固定电容器和可变电容器两大类。 其中固定电容器又 可根据其介质材料分为云母电容器、陶瓷电容器、纸 /塑料薄膜电容 器、电解电容器和玻璃釉电容器等；可变电容器也可以是玻璃、空气 或陶瓷介质结构。以下附表列出了常见电容器的字母符号。附表字母电容器介质材料字母电容器介质材料A钽电解L聚脂等极性有机薄膜B聚笨乙烯等非极性有机薄膜N铌电解C高频陶瓷O玻璃膜

40、D铝电解Q漆膜E其他材料电解T低频陶瓷G合金电解V云母纸H纸膜复合Y云母I玻璃釉Z纸J金属化纸电容的耐压和绝缘电阻电容长期可靠地工作， 它能承受的最大直流电压， 就是电容的耐压，也叫做电容的直流工作电压。如果在交流电路中，要注意所加的 交流电压最大值不能超过电容的直流工作电压值。表 1 是常用固定电容直流工作电压系列。有 *的数值，只限电解电容用。常用固定电容的直流电压系列1.6 4 6.3 10 16 25 32* 40 5063100 125* 160 250 300* 400 450* 500 630 100 0由于电容两极之间的介质不是绝对的绝缘体， 它的电阻不是无限 大，而是一个有限

41、的数值，一般在 1000 兆欧以上。电容两极之间的 电阻叫做绝缘电阻， 或者叫做漏电电阻。 漏电电阻越小， 漏电越严重。 电容漏电会引起能量损耗， 这种损耗不仅影响电容的寿命， 而且会影 响电路的工作。因此，漏电电阻越大越好。电容的种类区分电容的种类也很多， 为了区别开来， 也常用几个拉丁字母来表示 电容的类别，如图 1 所示。第一个字母 C 表示电容，第二个字母表示介质材料，第三个字母以后表示形状、结构等。上图是小型纸介电 容，下图是立式矩开密封纸介电容。 表 1 列出电容的类别和符号。 表2 是常用电容的几项特性。表 1 电容的类别和符号使用指针式万用表判定电容的极性不知道极性的电解电容可

42、用万用表的电阻挡测量其极性。我们知道只有电解电容的正极接电源正（电阻挡时的黑表笔） 负端接电源负（电阻挡时的红表笔）时，电解电容的漏电流才小（漏 电阻大）。反之，则电解电容的漏电流增加（漏电阻减小） 。测量时，先假定某极为“ + ”极，让其与万用表的黑表笔相接， 另一电极与万用表的红表笔相接， 记下表针停止的刻度 （表针靠左阻 值大），然后将电容器放电（既两根引线碰一下） ，两只表笔对调，重 新进行测量。两次测量中，表针最后停留的位置靠左（阻值大）的那 次，黑表笔接的就是电解电容的正极。测量时最好选用 R*100 或 R*1K 挡。铝电解电容器的套管颜色与其特性铝电解电容器的铝壳外面有一个塑料

43、套管。 塑料套管的颜色有多 种，例如浅蓝色的、橙色的、黄色的等。生产厂家之所以把铝电解电 容器的套管制成五颜六色， 其目的并非仅仅为了美观， 而是具有特定 的意义，在选用和更换铝电解电容器时应重视这一特点。 现给出常见 铝电解电容器的套管颜色与含义如下表所示，附表：铝电解电容器的套管颜色与其代表的特性铝电解电容器使用须知1、直流电解电容器只能使用在直流电路上，其极性必须标明在适当 的位置或在导针 / 端子旁边。2、在电路回路中如不清楚或不明确线路的极性时，则建议使用无极 性电解容器。3、电解电容器的工作环境温度不能超过规定的使用温度范围。4、电解电容器应储存于低温及干燥场所，如储存期较长，则使

44、用前 应用额定电压对其重新老练。5、通过电解电容器的纹波电流不应超过其充许范围，如超过了规定 值，需选用耐大纹波电流的电解电容器。6、使用时，电解电容器的工作电压不应超过其额定电压。7、电烙铁等高温发热装置应与电解电容器塑料外壳保持适当的距离， 以防止过热造成塑料套管破裂。8、在焊接电解电容器时，其焊接时间和焊接温度不应超过10 秒钟 及 260 摄氏度。9、对导针、端子，如施加超过规定的力，将会破坏电解电容器的内 部结构。浅谈电源滤波用电解电容电容器 (capacitor) 在音响组件中被广泛运用， 滤波、反交连、 高 频补偿、直流回授随处可见。但若依功能及制造材料、制造方法细 分，那可不是

45、一朝一夕能说得明白。所以缩小范围，本文只谈电解电 容，而且只谈电源平滑滤波用的铝质电解电容。每台音响机器都要吃电源一除了被动式前级，既然需要供电，那 就少不了滤波这个动作。不要和我争，采用电池供电当然无必要 电源平滑滤波。 但电池充电电路也有整流及滤波， 故滤波电容器还是 会存在。我们现在习用的滤波电容， 正式的名称应是： 铝箔乾式电解电容 器。就我的观察，除加拿大 Sonic Frontiers 真空管前级，曾在高压 稳压线路中选用 PP 塑料电容做滤波外，其它机种一概都是采用铝箔 乾式电解电容；面对电源稳压线路中担任电源平滑滤波的电容器， 你首先想到的会是什麽？一容量？耐压？电容器的封装外

46、皮上一定有容量标示，那是指静电容量；也一定有耐压标示，那是指工作电压或额定电压。工作电压 (working voltage) 简称 WV ，为绝对安全值；若是 surge voltage( 简称 SV 或 Vs) ，就是涌浪电压或崩溃电压 ;，超过这 个电压值就保证此电容会被浪淹死一小心电容会爆！根据国际IEC384-4 规定，低於 315V 时，Vs=1.15 XVr，高於 315V 时，Vs=1.1 xVr。Vs是涌浪电压，Vr是额定电压(rated voltage)。电容器的电荷能量是以Q = CV来表示，Q是库伦，C是静电容 量， V 是电压；故当电压值不变时， 加大静电容量就能增高电

47、荷能量。 请注意， 电容器的容量单位应是 F(farad) ，可是因计量太高造成数值 偏低，故多改用口 F, 1F= 一百万F。国外也有用mF表示F,其实 mF不十分贴切，但机械式打字机上没有键，故用m代表micro。有了静电容量及工作耐压两个参数, 若你正在选购电容, 接下来 你会考虑什麽？直觉上是价钱。嗯，这个参数很重要，而且数值愈低 愈佳。也有人先想到品牌，并坚持日本货打死不用一还存著八年抗战 情结？美国货也仅能排第二，瑞典或德国制造的才能排第一。嗯，这 个参数也很重要。但既然谈到品牌，那就不能忽略系列型号；因为一 个制造厂会生产许多不同系列的产品， 系列不同， 品质及价格就会不 同。0

48、K，我们先整理一下，有关电源平滑滤波电容器的参数已知有：静电容量、额定工作电压、涌浪崩溃电压、价格、品牌、型号系列不应该只有小猫两三只， 外型尺寸也应该很重要， 因为与它相关 的有重量及接脚型态，snap-in是插焊PC板式，screw是锁螺丝式。 至於重量，同容量同耐压， 但品牌不同的两个电容做比较，重量一定 不同；而外型尺寸更与机箱规划有关。有些电容不是全圆型，有点像 是多角型， Philips 、BHC 都有这种看起来似乎很高级的系列。现在 我们再整理一下，加上重量、外型尺寸、接脚型态一已有九个参数。外皮颜色？这是谁提出来的？很妙。 因白色、 黑色、蓝色塑胶封 装都有厂商在用， 它有时也

49、具有某些意义， 例如日规黑底金字常代表 高级 for audio 音响级电容。仅凭外观还能想到哪些？制造日期， 9627 就是 1996 年第 27 周出厂；近年来日制电容似乎逐渐有意省略 制造日期的标示。 但外皮颜色及文字印刷不直接与品质有关， 故仅加 上制造日期参数。 还有， 别忘了适用工作温度， 因为 105 度 C 比 85 度 C 更适用於真空管机。 若机器要摆在南极， 最好选耐负 55 度 C 的 品种。容量误差也别遗漏， 当采多颗并联， 为求得单只特性均匀， 误差 当然是愈低愈佳。现在再加上工作温度及容量误差，咱们手上已有 12 个参数，对电容器应有三成以上了解。请别会错意，电容

50、的工作温度不是指环境或表面温度一不管几 度，封装塑胶外皮都是一样，它是指铝箔工作温度，所以装管机选用 85度C品种也绝对0K，只要将电容器远离管仔就一定安全。可是真正有关电容器品质的几个重要参数， 却都只存在原厂规格 书中，完全不会显露在成品封装外皮上， 而这些重要参数才是本文谈 论的重点。散逸因数一损失角：散逸因数 dissipation factor(DF) 存在於所有电容器中， 有时 DF值会以损失角tan 3表示。想想，损失角，既有损失，当然愈低愈好。 塑料电容的损失角很低， 但铝电解电容就相当高。 DF 值是高还是低， 就同一品牌、同一系列的电容器来说，与温度、容量、电压、频率都有关

51、系；当容量相同时， 耐压愈高的 DF 值就愈低。 举实例做说明， 同厂牌同系列的10000犷电容，耐压80V的DF值一定比耐压63V 的低。所本刊选用滤波电容常会找较高耐压者，不是没有道理。此外 温度愈高 DF 值愈高，频率愈高 DF 值也会愈高。但许多电容器制造厂，在规格书上常不注明散逸因数 DF 值， 因为数值甚高很难看。以瑞典 RIFA 为例，其蓝色 PHE-420 系列是 MKP 塑料电容，它的 DF 值最低是 0.00005/ 最高是 0.0008 。但白色 顶级 PEH169 系列铝质电解电容，就未标示损失角规格。若真注明 DF 值，可能会是 1.0000 ，小数点是在 1 的後面

52、。漏漏电流：哇！漏电！最好没有。可是没办法，铝电解电容在工作时一定会产生 漏电流。漏电流(leakage current)当然要低，它的计算公式大致是：l = K XCV。漏电流I的单位是卩A, K是常数，例如是0.01或0.03，每家 制造厂会选择不同的常数。但不论如何，电容器容量愈高，漏电流就 愈大。如果你有容量愈大平滑效果愈好的想法，这个漏电流也请 考虑在内。从计算式可得知额定电压愈高，漏电流也愈大，因此降低 工作电压亦可降低漏电流。但降低电容器的漏电流并不容易，低漏电流low leakagecurrent-LL 系列价格高昂，我曾向国内厂商订制一批低漏电流 LL 系 列电容，价格比许多

53、进口电容还贵。漏电流规格，铝电解电容就比钽 电解电容差许多， 钽质电容也有乾式及湿式两种， 不过它的容量及耐 压都较低。除特别定制外，面对一般品，想要降低它的漏电流可设法提高Vs 对 Vr 的比值。 Vs 是涌浪电压，其值当然比 Vr 额定电压高，但施 加电压 （真正的工作电压 ）还应该比 Vr 低，例如取 Vr 的 90；找高耐 压品种可说是完全正确。等效串联电阻 ESR：一只电容器会因其构造而产生各种阻抗、 感抗，比较重要的就是ESR等效串联电阻及ESL等效串联电感一这就是容抗的基础。电容器 提供电容量，要电阻干嘛？故 ESR及ESL也要求低低；但low ESR/low ESL 通常都是高

54、级系列。ESR的高低，与电容器的容量、电压、频率及温度都有关，当 额定电压固定时，容量愈大 ESR 愈低。有人习用将多颗小电容并接 成一颗大电容以降低阻抗， 其理论是电阻并联阻值降低。 但若考虑电 容接脚焊点的阻抗，以小并大，不见得一定会有收获。反过来说，当容量固定时，选用高 WV 额定电压的品种也能降 低ESR;故耐压高确实好处多多。频率的影响：低频时 ESR高，高 频时ESR低；当然，高温也会造成ESR的提升。串联等效电阻ESR的单位是m Q,高级系列电容常是low ESR 及low ESL。若比较低内阻及低漏电流两种特性，则低内阻容易达成，故标示low ESR的电容倒很常见。ESR与损失

55、角有关联，ESR= tan 8/( wXCs), Cs是电容量。有时电容器规格上会有Z,它与ESR的意义不同，但Z的计算 示与 ESR 有关，同时也考虑到容抗及感抗，是真正的内阻。刚才提 到电容的ESR单位是m Q,那是指大电容，若是220犷小容量电容， 其ESR单位就不是m Q而是Q。何种电容器的ESR最低？答案只有 一个： Sanyo 的 OS 有机半导体电容！涟波电流 Irac前面谈到的散逸因数DF-损失角tan 8、漏电流、ESR-串联等效 电阻等，其值都是愈低愈好，但现在要提的涟波电流ripple current 却是愈高愈好。特别是现在都特别讲究後级扩大机要有大电流输出， 电源平滑

56、滤波电容器的涟波电流lrac(或lac)就显得格外突出。涟波电流 Irac 的标示至少应有低频及高频工作时两种规格数字， 低频大约是以 120Hz 做标准，高频大概是以 10KHz 做标准，但不 同制造厂商可能会有略微的差别。涟波电流与频率刚好成正比， 因此低频时涟波电流也比较低。 可 是对我们音响迷来说，低频段的 lrac 值才是重要。所以在采购电容 器时，涟波电流数字高低是极为重要的依据。在一般状况下，同品牌时，锁螺丝式电容的涟波电流通常比 snap-in 插 PC 板式来得高曾经有一种说法：RIFA的10000犷 相当於其它厂牌15000犷, 因为大部份日制电容的涟波电流都不高，而 RI

57、FA又特别高，故好像 可以一个当两个用。 德国 Siemens 、英国 BHC 电容， 在 Irac 这项特 性上也常优於日制品。就笔者所知， Irac 最大的电容，是 Siemens SIKOREL系列电容为最高，6800犷/63V就高达20A !若是小容量 电容， Irac 最大的是 Sanyo OS 电容。就後级扩大机的动作来说， 很多人会认定低频时吃电流。 有个方 法可以试：以电表直流电压 -DCV 最低档量任一只射极电阻压降，最 好是指针电表，播放唱片，将前级音量转大，注意电表指针的摆动， 你就会发现低频固然会吃电流， 四把吉它连弹也会猛吃电流! 什麽音 乐最适合 run-in 後级

58、扩大机？ Holst 的行星组曲第一曲 MARS。现在你应该已经明了六成以上，或许你想问：有没有体型不大， 漏电低、ESR低、tan 3低、误差低、价格低，但涟波电流高、适用 温度范围高的铝电解电容？嗯，没有！关於容量误差，近年来铝质电解电容颇有进步，以往是 -20 % +40 ，现在大多是 +/-20 。但其容量常偏而不是偏， 故 10000 犷测量起来有可能会接近12000犷。精确量取大容量电容器的静电容量，是我多年来一直想做的事。不要怀疑，这种测试仪器很难买到，美国曾制造过，可量至99999卩F,并能同时显示DF值及ESR值；而且电容量是100Hz、1KHz、 10KHz 三段（不是两段

59、）频率测试的平均值。这种仪器国内市场曾 出现过，小卖新台币十万元一只差漏电流的测试。额定工作电压的安全度，在我的标准是：至少理让15。例如某电容的额定电压是 50V ，虽然涌浪电压可能高至 63V ，但我最高 只会施加 42V 电压。让电容器的额定电压具有较多的余裕，能降低 内阻、降低漏电流、降低损失角、增加寿命，一举数得何乐不为？以 前曾看过日制扩大机，48V工作电压配上10000犷/50V滤波电容； 短时间内当然不会烧坏，但时日长久，寿命有可能降低，那就得更换 新品或另购新机。所以日制品常有时间到了，该走了的宿命，你 也不能指责它是偷工减料， 毕竟做生意总要图利， 若一辈子只能卖你 一次，

60、如何赚钱？容量愈高哼声愈低？自己装，最讨厌的就是哼声除不掉。 有人将滤波电容加大， 哼声 就没了。我是不十分相信，因扩大机的哼声常是因地回路不当引起， 来自电容器微乎其微。但是理论上，容量愈高，电源平滑效果也就愈佳，所以大容量的做法，是许多设计者及 DIY 迷亦深信不疑。因此不少後级扩大机，特别是美国产品 Krell 、Mark Levinson最爱采用大水塘一大电容；丹麦的 Dynaudio，连前级扩大机都用到 十数万之容量。至於AC & DC交直流，也比较倾向於大容量 派，但尚适可而止。可是也有不少名厂走低容量路子，例如美国Amcron 有台250W X2专业後级扩大机，两声道合计 500

61、W，只用了 2只8200卩 F小滤波电容器（好像是小了点）。瑞士 Goldmund算是Hi-End品牌， 产品送到各杂志社试听， 没有一个评论员胆敢说它坏， 它的大後级就 是采用小电容。瑞士 FM Acoustics 更是贵到毙，一台立体声後级後 级可换一部Benz车。它的220W X2专业後级，号称数十 A电流输 出，本人亲眼得见，全机只使用 2只10000 uF/100V滤波电容。大容量滤波与低容量滤波两种理论基本上是对立的， 但却同时存 在於音响圈。以低容量论点设计扩大机，也可以完全没有哼声，而且 低频表现也不比大水塘机差。重点是什麽？ Irac 涟波电流。如果 你如今还是满脑子的大容量

62、，那你还不了解电解电容！给大家一个建议： 组装後级若采用低容量滤波电容时， 千万要配用高功率电源变压器。也就是瘦了电容器、肥了变压器 ，这可能 就是扩大机好声的秘绝。 以这几年详细之观察， 後级扩大机若要好声， 采用大功率电源变压器比采用大容量滤波电容有效多了。一颗大的？多颗小的？OK，有人放心不下，滤波电容坚持要大卩F那是找一个大的， 还是用十来个小的并接？又有人说用小颗并， 不但内阻可以降低， 反 应速度也会也快，透明度及解析度都比较好。Mark Levinson 及 Krell 的後级不是以小并大， 但有谁认为它反 应速度慢、不透明有雾？面对此问题，我自己都长期陷入迷阵中。就 机箱规划来

63、说， 用多颗小电容并联似乎比较理想， 而且进货量大价格 也便宜，甚至前级、後级、综合机，都可采用同一种电容。进口机与国产机的命运有些不同， 当消费者面对数十万元进口机 采用多颗小电容时， 他会自我解释： 这个很有道理；但面对国产品时， 他可能会有另一套恶毒的说法：偷工减料！就音质表现， 大水塘 or 小水塘、一颗大的 or 多颗小的，应该没 有绝对关系。邓小平说得好： 管它黑猫、白猫，会捉老鼠的就是好猫。制造厂牌也关乎品质特性， 前述有人终其一生不用日制品。 美国 原本有两大电容器品牌 Mallory 及 Sprague ，现在 Sprague 已成绝 响，因为它被日本 Nippon Chemi-con 收购，且公司名称注册 United Chemi-Con/ 简称UCC。但只要是仍在美国制造，外皮印有 made in USA ，商标更改与制造品质应无关联。不过外界已有耳语： UCC 比 Sprague 差，可能性如何？日本商 社一旦接手， 行销政策自