1.電容的等效模型

 
 

上圖是一個(gè)電解電容的等效分析，其總阻抗Z=R+j*(?*L-1/ ?/C),對(duì)于電容器件而言，等效串聯(lián)電阻ESR所貢獻(xiàn)的阻抗較小，可以忽略；而電容值C和等效串聯(lián)電感值L對(duì)于總阻抗Z的貢獻(xiàn)，則需要分高頻和低頻兩種情況：
低頻時(shí)，角頻率?值較小，則總阻抗主要就是電容值C的貢獻(xiàn)，電容器表現(xiàn)為容抗特性；高頻時(shí)，?*L不可忽略，而電容值C的貢獻(xiàn)較小，電容器表現(xiàn)為感抗特性。

2.電容的自諧振頻率

而諧振頻率，即?*L=1/ ?/C對(duì)應(yīng)的頻率，此時(shí)電容發(fā)生諧振現(xiàn)象，總阻抗為電阻R，失去電容的意義。推導(dǎo)出（2πf）2=1/L/C；對(duì)于上圖的工作曲線其自諧振頻率為f大約在100KHZ級(jí)別水平上。

　其中一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)合是隔直電容。隔直電容允許交流信號(hào)通過(guò)，而直流信號(hào)不通過(guò)。選型時(shí)，隔直電容的選擇應(yīng)該其自諧振頻率略高于待通過(guò)的信號(hào)頻率。其解釋如下：

假如直流信號(hào)通過(guò)時(shí)，根據(jù)電容的等效模型，總阻抗可以看成是Z=j*[-1/?/C]。假如后面接負(fù)載的話，則可以看成是RC高通濾波器，如下圖。其截止頻率f=1/2/π/R/C。因此直流信號(hào)不能通過(guò)。

假如高頻信號(hào)通過(guò)時(shí)，根據(jù)選型規(guī)律，我們選擇電容器件的電容值要求其自諧振頻率接近需要通過(guò)的信號(hào)頻率。根據(jù)電容的等效模型，此時(shí)電容等效為一個(gè)電阻元件,其總阻抗約為電容的ESR值R1,如下圖。因此高頻信號(hào)可以有效通過(guò)。

3.濾波電容

有時(shí)候，我們常會(huì)看到電源端并聯(lián)一個(gè)電容，進(jìn)行濾波。此電路可以分析如下：此時(shí)考慮導(dǎo)線的電阻，雖然很微小，因此可以看成RC濾波電路，如下圖。

其截止頻率f=1/2/π/R/C，可以濾除一些高頻信號(hào)。如果考慮并聯(lián)多個(gè)電容元件，此時(shí)濾波效果意義不大，因?yàn)闉V除的頻率段是相同的。

但是多加電容元件，肯定是有好處的，電容容量增加，可以相當(dāng)于一個(gè)蓄水池。對(duì)于這種模型，輸出到負(fù)載的電壓會(huì)經(jīng)歷如下過(guò)程：假設(shè)Vin電壓的紋波電壓為三角波。

當(dāng)Vin開(kāi)始工作時(shí)，其對(duì)濾波電容開(kāi)始充電，假設(shè)電容器的電壓為Vc，因Vc不會(huì)突變，因此電容器電壓是逐漸上升的，此時(shí)Vin電壓一方面對(duì)電容充電，另一方面被電容拉低到電壓Vc以對(duì)輸出驅(qū)動(dòng)負(fù)載電阻R；由于Vin是以三角波進(jìn)行梯度變化，當(dāng)充電一段時(shí)間后（很短的時(shí)間），Vin電壓等于Vc，此時(shí)分為，Vin的波動(dòng)是上升或下降兩種形式；當(dāng)Vin是上升時(shí)，則Vin對(duì)電容c繼續(xù)充電，且Vc驅(qū)動(dòng)負(fù)載，此后過(guò)程，Vc的電壓波動(dòng)范圍為Vin-Vc，因此電容是減小了紋波電壓的幅度；若Vin是下降時(shí)，則電容C對(duì)負(fù)載進(jìn)行放電，且Vin不在對(duì)電容充電。此時(shí)Vc的電壓波動(dòng)范圍為Vc-Vin，因此電容也減小了紋波電壓的幅度。

當(dāng)然這里有兩種極端情況，1.沒(méi)有電容，則電壓的紋波為Vin；2.沒(méi)有負(fù)載電阻，則電容假設(shè)為理想電容，則電容一旦充滿電，則不放電，因此紋波電壓為0.

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的电容与滤波关系的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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