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八月 16 2019

电容器的结构、原理及作用

  随着电子信息技术的飞速发展,数码电子产品的升级换代速率变快,以平板电视机(LCD和PDP)、笔记本、数码照相机等商品主导的消费电子产品电子设备销售量稳步增长,推动了电容产业链提高。电容器是电子设备中大量使用的电子元件之一,所以广泛应用于隔直、藕合、旁路、滤波、调谐控制回路、能量转换、控制回路等层面。那么其的工作原理是如何的?作用又有哪些?下面将为大家介绍:

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图1 电容器

  一、简介

  电容器是储存电量和电能(电势能)的元件。一个导体被另一个导体所包围,或者由一个导体发出的电场线全部终止在另一个导体的导体系,称为电容器。用字母C表示。定义1:电容器,顾名思义,是‘装电的容器’,是一种容纳电荷的器件。英文名称:capacitor。电容器是电子设备中大量使用的电子元件之一,广泛应用于电路中的隔直通交,耦合,旁路,滤波,调谐回路, 能量转换,控制等方面。定义2:电容器,任何两个彼此绝缘且相隔很近的导体(包括导线)间都构成一个电容器。

  二、基本结构

  电容器的基本结构是间隔对置的2个电极(金属板)。施加直流电压(V)到2个电极上,电子瞬间聚集到其中一个电极上,该电极带负电,另一个电极则处于电子不足的状态,带正电。该状态在撤去直流电压后依旧存在。即,在2个电极之间蓄积了电荷(Q)。在电极间插入电介质(陶瓷、塑料薄膜等),通过电介质的极化,蓄积的电荷增加。表示电容器蓄积多少电荷的指标叫做电容量(C)(简称容量)。

电容器的结构

电容器的结构

电容器的电容量

电容器的电容量

电容器积蓄的电荷

电容器积蓄的电荷

  三、工作原理

  通过在电极上储存电荷储存电能,通常与电感器共同使用形成LC振荡电路。电容器工作原理是电荷在电场中会受力而移动,当导体之间有了介质,则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上,造成电荷的累积储存。

  电容器与电池类似,也具有两个电极。在电容器内部,这两个电极分别连接到被电介质隔开的两块金属板上。电介质可以是空气、纸张、塑料或其他任何不导电并能防止这两个金属极相互接触的物质。

  电容器上与电池负极相连的金属板将吸收电池产生的电子。电容器上与电池正极相连的金属板将向电池释放电子。充电完成后,电容器与电池具有相同的电压(如果电池电压是1.5伏特,则电容器电压也是1.5伏特)。

电容器工作原理

  图2 电容器工作原理

  四、电容器的作用

  (1)谐振:用在LC谐振电路中的电容器称为谐振电容,LC并联和串联谐振电路中都需这种电容电路。

  (2)耦合:用在耦合电路中的电容称为耦合电容,在阻容耦合放大器和其他电容耦合电路中大量使用这种电容电路,起隔直流通交流作用。

  (3)中和:用在中和电路中的电容器称为中和电容。在收音机高频和中频放大器,电视机高频放大器中,采用这种中和电容电路,以消除自激。

  (4)滤波:用在滤波电路中的电容器称为滤波电容,在电源滤波和各种滤波器电路中使用这种电容电路,滤波电容将一定频段内的信号从总信号中去除。

  (5)积分:用在积分电路中的电容器称为积分电容。在电势场扫描的同步分离电路中,采用这种积分电容电路,可以从场复合同步信号中取出场同步信号。

  (6)定时:用在定时电路中的电容器称为定时电容。在需要通过电容充电、放电进行时间控制的电路中使用定时电容电路,电容起控制时间常数大小的作用。

电路中电容

图3 电路中电容

  (7)退耦:用在退耦电路中的电容器称为退耦电容,在多级放大器的直流电压供给电路中使用这种电容电路,退耦电容消除每级放大器之间的有害低频交连。

  (8)自举:用在自举电路中的电容器称为自举电容,常用的OTL功率放大器输出级电路采用这种自举电容电路,以通过正反馈的方式少量提升信号的正半周幅度。

  (9)补偿:用在补偿电路中的电容器称为补偿电容,在卡座的低音补偿电路中,使用这种低频补偿电容电路,以提升放音信号中的低频信号,此外,还有高频补偿电容电路。

  (10)微分:用在微分电路中的电容器称为微分电容。在触发器电路中为了得到尖顶触发信号,采用这种微分电容电路,以从各类(主要是矩形脉冲)信号中得到尖顶脉冲触发信号。

电容器外形图

图4 电容器外形图

  (11)高频消振:用在高频消振电路中的电容称为高频消振电容,在音频负反馈放大器中,为了消振可能出现的高频自激,采用这种电容电路,以消除放大器可能出现的高频啸叫。

  (12)分频:在分频电路中的电容器称为分频电容,在音箱的扬声器分频电路中,使用分频电容电路,以使高频扬声器工作在高频段,中频扬声器工作在中频段,低频扬声器工作在低频段。

  (13)旁路:用在旁路电路中的电容器称为旁路电容,电路中如果需要从信号中去掉某一频段的信号,可以使用旁路电容电路,根据所去掉信号频率不同,有全频域(所有交流信号)旁路电容电路和高频旁路电容电路。

  (14)负载电容:是指与石英晶体谐振器一起决定负载谐振频率的有效外界电容。负载电容常用的标准值有16pF、20pF、30pF、50pF和100pF。负载电容可以根据具体情况作适当的调整,通过调整一般可以将谐振器的工作频率调到标称值。

各种外形的电容

图5 各种外形的电容

  本文介绍了电容器的简介、结构、原理与作用,在选用电容器的工作电压时应符合电路要求。一般情况下,选用电容器的额定电压应是实际工作电压的1.2~1.3倍。对于工作环境温度较高或稳定性较差的电路,选用电容器的额定电压应考虑降额使用,留有更大的余量才好。

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