电容的频率特性

井木轩

当频率很高时，电容不再被当做集总参数看待，寄生参数的影响不可忽略。寄生参数包括Rs，等效串联电阻（ESR）和Ls等效串联电感（ESL）。电容器实际等效电路如图1所示，其中C为静电容，1Rp为泄漏电阻，也称为绝缘电阻，值越大（通常在GΩ级以上），漏电越小，性能也就越可靠。因为Pp通常很大（GΩ级以上），所以在实际应用中可以忽略，Cda和Rda分别为介质吸收电容和介质吸收电阻。介质吸收是一种有滞后性质的内部电荷分布，它使快速放电后处于开路状态的电容器恢复一部分电荷。
    ESR和ESL对电容的高频特性影响最大，所以常用如图1（b）所示的串联RLC简化模型，可以计算出谐振频率和等效阻抗：



　　图1 去耦电容模型图




　　电容器串联RLC模型的频域阻抗图如图2所示，电容器在谐振频率以下表现为容性；在谐振频率以上时表现为感性，此时的电容器的去耦作用逐渐减弱。同时还发现，电容器的等效阻抗随着频率的增大先减小后增大，等效阻抗最小值为发生在串联谐振频率处的ESR。




　　图2 电容器串联RLC模型的频域阻抗图

　　由谐振频率式（4－8）可得出，容值大小和ESL值的变化都会影响电容器的谐振频率，如图3所示。由于电容在谐振点的阻抗最低，所以设计时尽量选用fR和实际工作频率相近的电容。在工作频率变化范围很大的环境中，可以同时考虑一些fR较小的大电容与fR较大的小电容混合使用。




　　图3 容值和ESL的变化对电容器频率特性的影响




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，与电阻一起构成RC充放电电路，与电感一起构成LC振荡电路等。可变电容由于其容量在一定范围内可以任意改变，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。
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。
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。

lfhkd

有意思。。。