电容的选择。选择旁路电容和去耦电容时,并非取决于电容值和大小,而是电容的自 谐振频率,并与所需旁路式去耦的频率相匹配。在自谐振频率以下电容表现为容性,在自 谐振频率以上电容变为***,这将会减小 RF 去耦功能。但是,在交流电路中,因为电流的方向是随时间成一定的函数关系变化的。再看看常用的两种瓷片电容的自谐 振频率。
综上可得,使用去耦电容重要的一点就是电容的引线电感。表贴电容比插件电容高 频时有很好的效能,就是因为它的引线电感很低。
并联电容。若有些电路中滤波效果不好,可以采用并联电容的方式来增加滤波效果, 但不是随意的增加并联的个数或随意放置几个电容,这样只会浪费材料。
滤波。滤波是将信号中特定波段频率滤除的操作,是***和防止干扰的一项重要
措施,通俗点讲就是将想要的留下,不想要的统统干掉。
作用
在直流电路中,电容器是相当于断路的。电容器是一种能够储藏电荷的元件,也是常用的电子元件之一。
这得从电容器的结构上说起。简单的电容器是由两端的极板和中间的绝缘电介质(包括空气)构成的。通电后,极板带电,形成电压(电势差),但是由于中间的绝缘物质,所以整个电容器是不导电的。不过,这样的情况是在没有超过电容器的临界电压(击穿电压)的前提条件下的。我们知道,任何物质都是相对绝缘的,当物质两端的电压加大到一定程度后,物质是都可以导电的,我们称这个电压叫击穿电压。电容的使用寿命随温度的增加而减小,实验证明环境温度每升高10℃,电容的寿命就会减半。电容也不例外,电容被击穿后,就不是绝缘体了。不过在中学阶段,这样的电压在电路中是见不到的,所以都是在击穿电压以下工作的,可以被当做绝缘体看。
但是,在交流电路中,因为电流的方向是随时间成一定的函数关系变化的。而电容器充放电的过程是有时间的,这个时候,在极板间形成变化的电场,而这个电场也是随时间变化的函数。实际上,电流是通过电场的形式在电容器间通过的。
在中学阶段,有句话,就叫通交流,阻直流,说的就是电容的这个性质。
电容器充放电现象
除颤器工作时,一般是让100 J到300 J的电能,在约2 ms的时间内通过的心脏部位。除颤器工作时的电功率在50 kW到150kW之间,这个功率是相当大的,用电池直接供电无法达到,也大大超过了一般家庭的用电功率,而除颤器还必须便于携带,那它使用了什么样的供电装置呢?而不是把题目当做一个数学题,只做数学计算,而忽略了物理和工程的意义。
除颤器工作时的供电装置是一个C=70 μF的电容器。除颤器内带有电池,先通过电子线路把电池供电的电压升高到约U= 5 000 V,对电容器充电,充电后电容器储存的能量约为W= 12CU2=875 J。由于电容器电压很高,所以可以在很短的时间内释放一部分能量,通过电子线路控制放电的能量了。储能储能型电容器通过整流器收集电荷,并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出端。除颤器的核心就是这个耐压5 000 V以上、70 μ F的电容器,它耐压较高、容量较大,并且体积较小、重量较轻,因此需要精心设计和制造。
电容器是常用的电子元件,而且不断应用在新的领域中。在现在推广的新能源汽车中,电动汽车占有重要地位。电动汽车多数用锂电池供电,锂电池电动汽车的主要缺点就是充电时间长,使用不够方便。
所以还有另一种用电容器作为电源的电动汽车。电容器作为电源的优点是充电时间短,可以反复充电、长期使用,但缺点是一次充电后的行驶里程较短,因此目前还需要对高电压、大容量的电容器做进一步的研究。
关于电容器的充电,有人提出了一个很好的问题:“用电动势为E电动势的电源对电容器充电,充电结束时电容器的电压U=E电动势。设整个充电过程中充电电量为Q,则电源电动势做功QE电动势,而电容器储存的电能为12QE电动势,电源电动势做功的另外一半能量去哪了?至于电容滤波,不知你有没有用整流电源听随身听的经历,一般低质的电源由于厂家出于节约成本考虑使用了较小容量的滤波电容,造成耳机中有嗡嗡声。”
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