电容一般在电路中什么作用(电容串联在电路中起什么作用)

近期不少网友都在问：电容一般在电路中什么作用(电容串联在电路中起什么作用)，小编也是查阅很多资料，整理了一些相关方面的答案，大家可以参考一下。

【温馨提示】本文共有17714个字，预计阅读完需要45分钟，请仔细阅读哦！

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目录：

• 1、一次性学会，电容在电路中的10个作用
• 2、带你完全了解电容！电气人很有必要学习的知识点
• 3、电子元器件---电容的功能
• 4、电容器的作用及原理
• 5、电容在交流电路中是怎样工作的？

一次性学会，电容在电路中的10个作用

电容，作为一个基础性的电子元器件，芯片哥有理由相信，只要是在电子领域的小伙伴，应该都非常熟悉。

熟悉归熟悉，只是每个人的熟悉方式可能不一样。有些小伙伴之所以熟悉电容，是因为经常能在电路板中看到它；而有些人熟悉电容，是因为已经掌握了电容的电路特性。

在遇到电容的相关电路问题，无论是电子项目的方案开发，还是电路板的功能维修处理，都得心应手。显然，要想达到这样的状态，是不能仅仅停留在电容的表面上。

电路板中的电容

于是，芯片哥就把自己的电路项目方案开发经验，尤其是关于电容方面的经验，一次性整理好，让各位小伙伴有所收益。

在整理归纳的同时，芯片哥发现，电容在电路中的10个作用，经常反复出现。可以说，掌握了这10个电容的作用，基本上后面遇到关于电容的问题，都能较为轻松地应对。

问题是，具体是哪10个呢？

1，起振电容

电容的起振作用，一般出现在晶振的电路中。我们知道，在设计晶振的时序电路，输入端和输出端会连接两个小容值的电容。

晶振电路

在这个电路中，C1和C2电容，除了可以叫做起振电容之外，还可以叫负载电容。这种电路在微处理器中经常看见，可以为微处理器提供工作时序。

假如晶振不起振，也就不能输出时序频率，微处理器也就不能正常工作。这个时候，可能性比较大的原因就是C1和C2电容出问题了。

因为C1和C2电容不仅能影响晶振是否工作，而且还能影响晶振输出时序的精度。

起振电容的容值一般都比较小，只有几十pF。当然，起振电容除了可以在晶振的外面，也可以集中在晶振的里面，如下图所示

晶振电路

晶振本身集成了负载电容，在电路设计的时候，就可以省去外面的起振电容了。

2，ESD电容

不知道小伙伴是否留意，在拿到一个电路板的时候，连接器（接插件）附件都会有很多电容。知道为什么吗？

因为很多外面的电磁干扰，是可以通过连接器的导线传入到线路板里面来，会干扰线路板里面正常工作的电路。比如ESD静电

这个时候，通过电容就可以有效滤除从外面传输进来的ESD静电。可能会有小伙伴问，消除ESD静电，不是用ESD二极管吗？怎么电容还可以去除ESD静电？

接插件附件的电容

是的，ESD二极管当然可以消除ESD静电，只是电容也是可以的。区别在于ESD二极管，它的效果还比电容好很多，消除ESD静电的能力更强一些。

为什么电容可以去除ESD静电呢？因为它是属于高压脉冲，电压虽然很高，

比如±2KV，±4KV等等，但持续出现的时间很短，也就是ESD静电的频率非常高。这个我们在日常生活中就能感觉到，冬天脱衣服的时候，经常瞬间被电击到，其实这个电就是ESD静电。

要知道电容的容抗Xc，它是等于

Xc = 1/(2πfc)

频率值越大，电容的容抗值就越小。电容对于高频率的ESD静电而言，就相当于阻值非常小的导线，直接可以将ESD静电引入到地线GND中去了，这样就有效阻止外面的ESD静电进入到线路板里面的电路了，也就起到ESD静电保护作用了。

3，旁路电容

旁路电容，这个应该是很多小伙伴都非常熟悉的电容作用。在使用一个芯片开发它的具体应用电路的时候，经常会在芯片的电源VCC引脚，加入一个容值为104的电容。

旁路电容

这个电路中的C1电容，就叫做旁路电容。它有什么作用呢？它的主要作用就是稳定芯片的电源VCC引脚电压，因为一旦芯片的电源电压受到外部干扰而不稳定，那整个芯片的功能也就不可能会工作稳定。

4，去耦电容

旁路电容，一般是用在信号的输入端

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。用在信号输出端的电容呢？它就叫做去耦电容。以常用的78M05电源芯片电路为例

78M05电源电路

C46电容和C47电容，就是去耦电容，它的作用是滤波，滤除78M05电源芯片输出的5V电压夹杂的滤波，使5V电压的波形稳定干净。

本质上而言，无论是旁路电容，还是去耦电容，它的电路作用是类似的，都是起到稳定电压的作用，防止杂波影响电压的正常波形。

可能会有小伙伴问，为什么C46电容的容值是102，C47电容的容值是104?都为去耦电容，为什么两个电容的容值不一样？

因为不同容值的电容，去除杂波的频率不一样。两个不同容值的电容，同时作为去耦电容，能去除杂波的能力更强一些，能去除不同频率段的杂波更多一些。

5，延时电容

单片机的最小系统电路中，有一个复位电路。常用的复位电路，一般的设计都是采用经典的RC电路，也就是一个电阻和一个电容构成的电路。

RC复位电路

复位电路的设计，关键就在于R1电阻的阻值和C1电容的容值确定。我们知道，电容的两端电压U，它是等于

电容充电电压计算公式

其中RC的乘积是一个常数，因为电阻R和电容C是一个固定值。所以电容的两端电压，在电源VCC上电的时候，就开始不断上升，随着时间t的增加，电压U就逐渐接近VCC。

假设复位电压的最大电压值为0.3*VCC，也就是在电容两端电压小于0.3*VCC时，电路是一直处于复位状态的。

如果改变电容的容值，其实就是变相改变RC的乘积，按照计算公式，就相当于改变了电容两端电压充电的时间，也就延长了复位电路的工作时间。

这就是电容C1作为延时电容的功能。

6，滤波电容

滤波电容，应该是电容在电路中应用最广的。在设计电路时，选择不同容值的电容，就会滤除不同频率段的杂波。

当然常见的滤波电容电路有π型LC滤波电路和RC滤波电路。

什么是π型LC滤波电路呢？

π型LC滤波电路，它就是一个电感L和两个电容C组成的电路。

π型LC滤波电路

电感在电路中，它的感抗Xl可以表示为

Xl = 2π*f*L

也就是信号的频率越大，电感的感抗就越大；感抗越大，阻碍信号通过的能力就越大。换句话说电感是具有阻高频的功能。

前面已经分析过了，根据电容的容抗表达式，电容是信号的频率越大，容抗就越小，信号通过的概率就越大。

综合在一起，将电容和电感组成一个电路，就可以有效地设计出只允许某一段特定频率的信号通过，其他高于这个频率段的信号和低于这个频率段的信号，就被滤除掉了。

RC滤波电路，就是一个电阻R和一个电容C组成的电路。按滤波效果而言，RC滤波电路是可以分为低通滤波和高通滤波电路，其中低通滤波电路在一般的项目中应用最多。

RC滤波电路---低通滤波

同理分析，RC滤波电路，它的阻抗表现为

Xrc = 1 / 2πRC

对于低通滤波电路，电阻R为10K，电容C为102，就可以计算出Xrc = 16KHz。也就是这个RC滤波电路，它只允许低于16KHz频率的信号通过，高于这个频率段的信号就被滤除掉了。

这就是两个典型的滤波电容作用。

7，安规电容

安规电容，在专栏之前的内容，已经详细介绍过了，它主要的电路作用就是起到安全方面的保护功能，比如EMC电磁干扰和高压脉冲（雷击）的保护。

类型主要分为X电容和Y电容。X电容是针对火线和零线之间的保护，Y电容是针对火线和地线之间以及零线和地线之间的保护。

其他的具体内容，可以参见专栏的安规电容章节。

8，储能电容

电容的储能功能，一般是大容值的电容才具备的。小容值的电容，虽然也具有储能作用，但它的效果就不是很好。

什么是电容的储能功能呢？简单一点，就是电容存储电能的能力，就好比水桶一样，水桶的体积越大，代表着水桶装水的能力就越强

78M05电源电路

在这个78M05电路中,电解电容E2和电解电容E3，它的作用主要就是储能。一旦电路出现特殊情况，比如输入的12V电源断电了，那么由于E2和E3的存在，VCC电源5V也还会工作一段时间，不会立即也断电，这样就相当于给了其他电路还有处理保存数据的时间。

这个就是典型的电容储能作用。

9，隔直流

我们知道，电容是由两个极板组成的，并且在极板之间填充一些介质，比如陶瓷等等。

电容的电路符号

从电容的电路符号，我们也得知，电容是不能通过直流电的，也就是直流电遇到电容是过不去的，相当于被隔离了。因为在电容的极板之间，填充的介质是绝缘材料，是不导电的。

所以电容，它只能通交流，隔直流。

10，耦合电容

电容既然不能通过直流电，如果一个信号既有直流信号也有交流信号，那该如何处理？

这个时候，就需要用到电容的耦合功能了，把信号中的直流信号去除掉，只让交流信号通过。

电容耦合电路

在三极管的交流信号放大电路，经常就会利用到电容的耦合作用。IN为信号的输入端，OUT为信号的输出端。

电阻R1，电阻R2和电阻R3共同构成三极管的静态工作点。信号通过电容C1的耦合作用，首先过滤掉直流信号的分量，只让交流信号输入到三极管的基级，然后放大，最后通过电容C2再次耦合输出。

这就是比较典型的电容耦合功能。

在看完电容的这10个作用后，芯片哥想说的是，这10个电容作用并不是全部，只是它们出现的概率比较多而已。比如还有电容的积分作用，电容的微分作用，电容的其他滤波作用等等。

带你完全了解电容！电气人很有必要学习的知识点

如果问“有没有听过电容这个词”，我相信大家的回答都是“听过”，但如果问“电容是什么”，我想能真正回答的人应该是不多的。而那些不能回答或只能回答个一二的人，这篇文章将可以让你提交一份完美的答案！

一、电容的含义

电容，简单来说，它有两方面的含义，一是指电容器，即实际的电路器件；另一方面它又指某种参数或效应，即电容参数或电容效应。

从名称上去理解，“电容”也可以解读为“电荷的容纳（存储）”或“电场能量的容纳（存储）”。所以，为了便于理解电容，我们有必要知道电荷和电场的一些知识。

1、电荷与电场

电荷与电场相伴相随。电荷，即带有正电或负电的粒子，如自由电子、铜离子等。点电荷（没有大小和形状的一个点，只考虑其带电量）是比较典型的电荷模型，如下图1-1-1所示为3个点电荷，这些电荷由于电量的存在会在周围激发出相应的电场，电荷量越多，电场就越大。该电场会对“放置其中”的其他电荷产生力的作用，即同性电荷相互排斥，异性电荷相互吸引，这个力就是电场力。

图1-1-1

所谓“放置其中”，是指其他电荷置于该电场的范围内，这就好比地球的重力场会对地球表面的人产生重力作用，但如果人离地球足够远，即离开地球的重力场范围，就会因失去地球引力的作用而漂浮在空中。如图1-1-1中，若电荷q2靠近q1，直至接触到q1的电场，就受到q1的排斥力。

同样的，若有一块铜金属板，如下图1-1-2所示，其内部带正电的铜离子靠在金属表面的同一侧。此时，这些铜离子就会在铜金属表面激发出一个电场，这个电场是这些铜离子共同产生的合成电场。若有另一块金属靠近铜板，那么这另一块金属内部的自由电子，就会在铜金属板电场力的吸引力下聚集在靠近铜的一侧表面。其实，这就是电荷的容纳，或者说，这就是电场能量的存储。

图1-1-2

想象一下，若图1-1-2的铜金属板表面的铜离子减少，那么它表面所激发的电场就会变小。此时这个电场对另一块金属内部自由电子的作用力也就会相应减小。所以，另一块金属板表面的的自由电子也会相应减少！

另外，按照电场的性质，置于电场中的电荷都会受到力的作用，换言之，电场可以对电荷做功，即电场具有能量！电场力将单位正电荷自A点移动至B点时所做的功，就称之为A、B两点的电压，这也是A、B两点的电位差，如下图1-1-3所示。这表明了电压是反映两点间电场大小的物理量，同时也是能量的反映。

图1-1-3

2、电容效应

根据电容的含义：“电荷的容纳（存储）”或“电场能量的容纳（存储）”，结合上文的电压定义，很显然，只要电位不相等，即有电压的存在，就表明有电场的存在。那么，置于电场中的电荷就会在电场的作用力下聚集并具有电场能量。这种产生电荷的聚集并具有电场能量的现象，就被称为电容效应。

电容效应存在于很多场合，例如不同相的导线之间、相线与零线之间、相线与地之间、二极管的电极之间等，因为它们之间有电压，所以会产生电容效应。

看到这里，相信大家对电容也有了一定的了解，但这还不是完美的答案！要想更深层次地掌握电容知识，“电容器”也是不可或缺的一部分。

二、电容器

电容器，就是根据电容效应而制成的电路器件，把电容效应发挥到最大化，尽可能地使电荷聚集，从而形成足够大的电场，存储相应的电场能量。

电容器在工程技术中应用非常广泛，它的种类、型号、规格繁多，但结构原理相同。简单来说，两个相互靠近的金属板，中间夹一层不导电的绝缘介质（如绝缘纸、云母、空气等），这就构成了电容器，如下图1-1-4所示。

图1-1-4

当给电容器的两金属板之间施加一个电压，也就是施加一个外电场，在这个外电场的作用力下，金属板的电荷发生聚集，例如接外电压正极（电源正极）的金属板，其正电荷因受到排斥力的作用向两极板间的方向聚集，同样的，另一块金属板的负电荷也向两极板间的方向聚集。

有了电荷的聚集，电容器的两金属板间就建立了一个电场，即存储了一定的电场能量，这就是电容器的储能性质。一句话形容就是，电容器吸收的能量以电场能量的形式存储在极板间的电场中。

电容器的应用非常广泛，在不同电路中发挥着不同的作用，如耦合、滤波、整流、无功补偿等。而要理解电容器的不同作用，就不得不了解电容器的相关特性，也就是其电路分析。

三、电容元件与其参数

电容元件和电容器都有电容两个字，那么它们有没有区别呢？电容元件是不是电容器？让我们一起来看看吧。

1、电容元件

电容器在电路分析中的建模就是电容元件，电容元件是一种理想的元件，它仅反映了电容器能存储电荷（存储电场能量）这一物理现象，其电路符号为两条短竖线，如下图1-1-5所示。这两条短竖线就如同两块金属板，可以说是非常形象了。

图1-1-5

上文说到“理想的元件”，这里的“理想”又是什么意思呢？其实，它是指忽略实际电容器的其他因素。例如，实际电容器在电路中除了储能的作用外，还会产生一定的电能损耗，这个电能的损耗就相当于电阻的作用，也就是说，实际电容器也有部分电阻的特性。但电容元件显然没有电阻的存在，无法反映出能量的损耗，所以，这就是电容元件与电容器的区别。

但实际上，我们往往也把实际电容器叫做电容元件，基于此，大家就要懂得具体问题具体分析了。例如，若不能忽略电容器的功率损耗，那么它在电路分析中的建模，应是电容元件和电阻元件的并联组合，如下图1-1-6所示，但若忽略其功率损耗，此时电容器的建模就可以直接用电容元件表示。

图1-1-6

既然电容元件反映的是电容器的储能性质，那么，它就得把这个所存储的能量通过某种方式给表示出来，这就是“电容C ”的由来。

2、电容元件的参数

电容元件所存储的电荷q与电压u有着某种代数关系，即电容元件极板上存储的电荷q与其两端的电压成正比，这就是电容元件的元件特性，该比例系数用字母“C ”表示，如下图1-1-7所示。

图1-1-7

图1-1-7所示的式q =Cu中的“C ”就是电容元件的参数，称为电容，是一个正实常数。也就是说，一个具体的电容元件，其电容C就是一个大于零的常数（其值不变的数），不随外部条件的变化而变化。

显然，电容C是电荷与电压的比例系数，以电压u为横坐标、电荷q为纵坐标就可以画出电容元件的特性曲线，如图1-1-7所示，该曲线称为库伏曲线，斜率就为电容C 。

至于为什么被称为库伏曲线，很简单，因为电荷q的单位为库仑，电压u的单位为伏特，所以这条曲线就叫库伏曲线啦。

当电荷q的单位为库仑，电压u的单位为伏特时，电容C的单位就为法拉，用字母“F”表示，简称法。1F其实已经是一个非常大的数了，很多情况下，其单位都是以“μF（微法）”、“pF（皮法）”的形式出现，它们的关系如下图1-1-8所示。

图1-1-8

电容元件的参数称为电容，但一般情况下，为了方便，我们也把电容元件称为电容。也就是说，“电容”这个词和“C ”这个符号，一方面表示电容元件，一方面也表示电容元件的参数。

关于电容的更多内容，如电容元件在交流电路和直流电路中的不同、与电容相关的容抗是什么等，我们将在下一篇文章再加以阐述，请持续关注哟！

电子元器件---电容的功能

和储存电荷一样，不通直流而通交流也是电容器的重要功能，在电路中发挥着各种各样的作用。因为电子设备故障等因素而出现的噪声，其大多数是由高频率的交流电导致的。作为消除噪声用的元件，电容器是不可或缺的。
电容器的构造是被绝缘体（空气或电介质）隔开的电极板。不通直流电很好理解，但通交流电是怎么做到的呢？

• 电容器的电介质（绝缘体）能通电流吗？
• 电场变化等于电流流动
• 交流电频率越高越容易通过电容器
• 电容器成为噪声消除元件的原因
• 电感器和电容器可组合成各种LC滤波器
• 耦合电容器、旁路电容器、去耦电容器

电容器的电介质（绝缘体）能通电流吗？

电容器能阻断直流电是很好理解的事情。比如将作为直流电源的干电池与电容器连接后，一瞬间还能通电，但很快电流就会断开。这是因为直流电源会向电容器充入大量电荷，直至静电容量被充满，之后电容器就不通直流电了。电容器的电极板被绝缘体（空气或电介质）隔开，因此只要不破坏绝缘状态，电容器内部就无法流通直流电。也就是说，电容器会阻断直流电。那么，为什么电容器能通交流电呢？

电场变化等于电流流动

交流电的正负和电极会规律地变化。电容器只要配合相互变化的电极来反复地充放电，就能通交流电。

让我们用电磁学的基本法则来说明这点。在导线中通电后，根据电流方向，会形成逆时针方向的磁感线（奥斯特所发现的电流的磁现象），电流方向变化的话，磁感线的方向也会变化。

那么，将电容器连接到交流电源时，会发生什么呢？随着电流方向的交替变化，电极板之间的电场方向也交替变化。电场变化产生磁场，这就相当于有电流流动（麦克斯韦电磁理论）。由此，即使在身为绝缘体的电容器电介质内部，也可以认为有电流在交替流动。以此，电容器通交流电的原理就得到了解释。不过，电流并不是像在导线中那样，流过了电容器的电介质。严谨地来说，导线中流动的电流是传导电流，绝缘体中流动的是位移电流。

交流电频率越高越容易通过电容器

电压（V）=电阻（R）×电流（I）——这是中学理科所学到的著名的欧姆定理。这个定理也适用于电阻中流动的交流电。电容器也会对交流电产生类似电阻的效果。这被称为电容电抗。不过，并不是所有交流电都会以相同状态流经电容器，电容器的电容电抗与交流电的频率成反比。

以公式来表达的话，电容电抗（Xc）=1/（2πfC）。f为交流电频率，C为电容器的静电容量。也就是说，频率越高，或静电容量越大，电容器对交流电的电阻（电容电抗）就越小，电流越容易通过。

电容器成为噪声消除元件的原因

用于消除噪声的电容器利用了“频率越高，电流越容易通过”的性质。大部分的噪声属于集聚起来的高频交流电，采用便于交流电流动的电容器，就能减少噪声。

例如，荧光灯点亮和收音机的杂音就属于电流噪声。荧光灯点亮所需的高电压（称作启动电压），是由作为稳定器的线圈和辉光启动器的接触点开闭来制造的。按下开关后，辉光启动器的接触点开始反复开闭，电流就一会儿流动、一会儿消失。这样剧烈的电流变化会造成高频电流，导致噪声，并干扰收音机的信号接收，产生杂音。为了消除噪声，就会在辉光启动器旁边并联一个电容器。电容器具有“频率越高，电流越容易通过”的性质，因此噪声会流经电容器，从而减少流出到外部的噪声。

不过，噪声也分为多种类型，只靠电容器是无法完全消除的。在依靠微电流/电压运行的电路中，噪声是导致运行错误或故障等问题的原因之一。为此，就需要将电容器与电感器组合起来，制成各种滤波器，或营造电磁屏蔽，应对细小的噪声。

电感器和电容器可组合成各种LC滤波器

阻断直流、频率越高的交流越容易通过的这一电容器的性质，在电路中发挥着多种作用。最基本的就是由电容器与电阻组合而成的电路。

将电容器并联在电路中，并串联电阻时，交流电频率越高，就会越容易流入接地。这就是所谓的低通滤波器（LPF），能够削减高频部分的电流，而通行低频部分（下图左）。

相对的，将电容器串联，并将电阻并联时，就能阻断直流部分，而频率越高的电流越容易通行。这就是所谓的高通滤波器（HPF），能够削减低频部分的电流，而通行高频部分（下图右）。

实际上的低通滤波器和高通滤波器会采用电感器（线圈）来代替电阻，以更加陡峭的曲线来增强这种频率特性。此外，还存在仅通行特定频率范围的带通滤波器（BPF）等类型。这些由电感器（L）和电容器（C）组合而成的滤波电路被统称为LC滤波器。

耦合电容器、旁路电容器、去耦电容器

在集成电路中，经常会使用耦合电容器、旁路电容器、去耦电容器之类的电容器。

以下图所示的模拟电路为例，电流会受到晶体管的增幅，微弱的信号电流（交流）会被重叠为直流电压，再送入下一段电路。不过，每一段电路的运行条件有所不同，因此需要阻断直流电流，仅让信号电流通过，于是就插入了电容器。这就叫做耦合电容器。

旁路电容器的目的是让噪声等交流成分流入地面（旁路），也可以简称为旁控。下图是在电源-GND直接插入的情况。让重叠在直流电源上的噪声流入旁路，从而为晶体管提供稳定的电源电压。此外，若供应给集成电路的电源电压有变动，电路的运行会不稳定。为了防止这点，集成电路的电源和地面之间也插入了电容器（下图）。这也算是旁路电容器。因为是阻断交流，仅通行直流，它也被称为去耦电容器，即耦合的反义。为了在更广的频率范围内强化电容器特性，这里并联了具有大容量和优秀高频性能的积层陶瓷贴片电容器。

上述内容包含了许多内行术语，不过请不要感到困惑。它们都是在运用的电容器的基本功能“阻断直流，且频率越高的交流越容易通行”。

不过在高频情况下，线路和内部电极的电阻和电感器（线圈）的影响变得无法忽视，电容器本身也会产生像LC滤波器一样的效果。也就是说，在高频环境中，电容器会展现出不同的面貌。这点我们将在下篇详述。

• 电容器的电介质（绝缘体）能通电流吗？
• 电场变化等于电流流动
• 交流电频率越高越容易通过电容器
• 电容器成为噪声消除元件的原因
• 电感器和电容器可组合成各种LC滤波器
• 耦合电容器、旁路电容器、去耦电容器

电容器的作用及原理

在电子线路中，电容用来通过交流而阻隔直流，也用来存储和释放电荷以充当滤波器，平滑输出脉动信号。

小容量的电容，通常在高频电路中使用，如收音机、发射机和振荡 器中。大容量的电容往往是作滤波和存储电荷用。而且还有一个特点，一般1μF以上的电容均为电解电容，而1μF以下的电容多为瓷片电容，当然也有其他的， 比如独石电容、涤纶电容、小容量的云母电容等。电解电容有个铝壳，里面充满了电解质，并引出两个电极，作为正（ ）、负（-）极，与其它电容器不同，它们在电路中的极性不能接错，而其他电容则没有极性。

把电容器的两个电极分别接在电源的正、负极上，过一会儿即使把电源断开，两个引脚间仍然 会有残留电压，可以用万用表观察，我们说电容器储存了电荷。电容器极板间建立起电压，积蓄起电能，这个过程称为电容器的充电。充好电的电容器两端有一定的电压。电容器储存的电荷向电路释放的过程，称为电容器的放电。

电容器工作原理

电容器工作原理是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、耦合、旁路、滤波、调谐回路、能量转换、控制电路等方面。

电容器的作用及原理

工作原理：

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）。

电容的作用

作为无源元件之一的电容，其作用不外乎以下几种：

1、应用于电源电路，实现旁路、去藕、滤波和储能的作用。下面分类详述之：

1）旁路

旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件，它能使稳压器的输出均匀化，降低负载需求。 就像小型可充电电池样，旁路电容能够被充电，并向器件进行放电。 为尽量减少阻抗，旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地 管脚。 这能够很好地防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。地弹是地连接处在通过大电流毛刺时的电压降。

2）去藕

去藕，又称解藕。 从电路来说， 总是可以区分为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，这就是所谓的“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。将旁路电容和去藕电容结合起来将更容易理解。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，根据谐振频率一般取0.1μF、 0.01μF 等；而去耦合电容的容量一般较大，可能是10μF 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。

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。

3）滤波

从理论上（即假设电容为纯电容）说，电容越大，阻抗越小，通过的频率也越高。但实际上超过1μF 的电容大多为电解电容，有很大的电感成份，所以频率高后反而阻抗会增大。有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电 容，这时大电容通低频，小电容通高频。电容的作用就是通高阻低，通高频阻低频。电容越大低频越容易通过，电容越大高频越容易通过。具体用在滤波中，大电容（1000μF）滤低频，小电容（20pF）滤高频。曾有网友形象地将滤波电容比作“水塘”。由于电容的两端电压不会突变，由此可知，信号频率越高则衰减越大，可很形象的说电容像个水塘，不会因几滴水的加入或蒸发而引起水量的变化。它把电压的变动转化为电流的变化，频率越高，峰值电流就越大，从而缓冲了电压。滤波就是充电，放电的过程。

4）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。 电压额定值为40～450VDC、电容值在220～150 000μF 之间的铝电解电容器（如EPCOS 公司的 B43504 或B43505）是较为常用的。根据不同的电源要求，器件有时会采用串联、并联或其组合的形式， 对于功率级超过10KW 的电源，通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容器。

电容器的作用及原理

电容器主要用途：

1.电容器用于存储电量以便高速释放。闪光灯用到的就是这一功能。大型激光器也使用此技术来获得非常明亮的瞬时闪光效果。

2.电容器还可以消除脉动。如果传导直流电压的线路含有脉动或尖峰，大容量电容器可以通过吸收波峰和填充波谷来使电压变得平稳。

3.电容器可以阻隔直流。如果将一个较小的电容器连接到电池上，则在电容器充电完成后（电容器容量较小时，瞬间即可完成充电过程），电池的两极之间将不再有电流通过。然而，任何交流电流（AC）信号都可以畅通无阻地流过电容器。其原因是随着交流电流的波动，电容器不断地充放电，就好像交流电流在流动一样。

4. 电容器与电感器一起使用，可构成振荡器。

举一个现实生活中的例子，我们看到市售的整流电源在拔下 插头后，上面的发光二极管还会继续亮一会儿，然后逐渐熄灭，就是因为里面的电容事先存储了电能，然后释放。当然这个电容原本是用作滤波的。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。这时可以在电源两端并接 上一个较大容量的电解电容（1000μF，注意正极接正极），一般可以改善效果。发烧友制作HiFi音响，都要用至少1万微法以上的电容器来滤波，滤波电容越大，输出的电压波形越接近直流，而且大电容的储能作用，使得突发的大信号到来时，电路有足够的能量转换为强劲有力的音频输出。这时，大电容的作用有点像水库，使得原来汹涌的水流平滑地输出，并可以保证下游大量用水时的供应。

电子电路中，只有在电容器充电过程中，才有电流流过，充电过程结束后，电容器是不能通过直流电的，在电路中起着“隔直流”的作用。电路中，电容器常被用作耦 合、旁路、滤波等，都是利用它“通交流，隔直流”的特性。那么交流电为什么能够通过电容器呢？我们先来看看交流电的特点。交流电不仅方向往复交变，它的大小也在按规律变化。电容器接在交流电源上，电容器连续地充电、放电，电路中就会流过与交流电变化规律一致的充电电流和放电电流。

电容器的选用涉及到很多问题。首先是耐压的问题。加在一个电容器的两端的电压超过了它的额定电压，电容器就会被击穿损坏。一般电解电容的耐压分档为6.3V，10V，16V，25V，50V等。

电容在交流电路中是怎样工作的？

向电容施加交流电(AC)会发生什么事？电容的行为与电阻不同——在电阻中，电子的流动与电压降成正比；在电容中，在将它充电或放电至新的电压水平时，它会通过吸收或释放电流来抵抗电压的变化。

在对电容提供直流电(DC)时，只要电源电压存在，它就会像个临时储能器一样被充电至所加电压的值，然后无限期地保持或维持这一电荷。若电压上有任何的变化，电容中就会有充电电流流入而抵抗这个变化，其速率与电容极板上电荷的变化率相等。

如图1所示，以下研究仅存在电容和交流电源的电路。事实证明，电流和电压之间存在90°的相位差，电流到达峰值比电压到达峰值超前90° (1/4周期)。交流电源会产生振荡电压，电容值越大，为了在极板上建立特定的电压，就必须流动越多的电荷，因此电流也就越大。电压频率越高，改变电压可用的时间就越短，因此电流也就必须更大。因此，电流会随着电容和频率的增加而增加。

图1 仅含电容和交流电源的电路及其工作原理。

电容性交流电路

纯电容性交流电路是只包含交流电源和电容的电路，如图2所示。电容直接跨接在交流电源压的两端，随着电源电压的增加和减少，电容会随之进行充电和放电。电流将首先以一个方向流过电路，然后再以另一个方向流过，但是，电容实际上没有电流流过。电子在一个极板上积聚，然后从一个极板迅速连续地排出，给人的感觉就是，电流流过了分隔极板的绝缘体。

图2 纯电容性交流电路。

电容性电抗

电容中流过的电流与电容两端电压的变化率成正比。纯电容电路中的容抗对交流电路中的电流起了阻碍作用。由于与电阻一样，电抗的计量单位也是奥姆，因此，为了将之与纯电阻值进行区分，电抗用符号X表示。由于容抗取决于电容的值(以法拉为单位)，以及交流波形的频率，因此可以用下列公式对其进行表示。

该公式显示，如果将频率或电容值增大，则总的容抗就会减小。与理想导体类似，当频率接近于无穷大时，电容的容抗将减小到零。

(参考原文：How Capacitors Behave in AC Circuits，by Andrew Carter)

本文同步刊登于EDN Taiwan 2021年2月刊杂志

向电容施加交流电(AC)会发生什么事？电容的行为与电阻不同——在电阻中，电子的流动与电压降成正比；在电容中，在将它充电或放电至新的电压水平时，它会通过吸收或释放电流来抵抗电压的变化。

在对电容提供直流电(DC)时，只要电源电压存在，它就会像个临时储能器一样被充电至所加电压的值，然后无限期地保持或维持这一电荷。若电压上有任何的变化，电容中就会有充电电流流入而抵抗这个变化，其速率与电容极板上电荷的变化率相等。

如图1所示，以下研究仅存在电容和交流电源的电路。事实证明，电流和电压之间存在90°的相位差，电流到达峰值比电压到达峰值超前90° (1/4周期)。交流电源会产生振荡电压，电容值越大，为了在极板上建立特定的电压，就必须流动越多的电荷，因此电流也就越大。电压频率越高，改变电压可用的时间就越短，因此电流也就必须更大。因此，电流会随着电容和频率的增加而增加。

图1 仅含电容和交流电源的电路及其工作原理。

电容性交流电路

纯电容性交流电路是只包含交流电源和电容的电路，如图2所示。电容直接跨接在交流电源压的两端，随着电源电压的增加和减少，电容会随之进行充电和放电。电流将首先以一个方向流过电路，然后再以另一个方向流过，但是，电容实际上没有电流流过。电子在一个极板上积聚，然后从一个极板迅速连续地排出，给人的感觉就是，电流流过了分隔极板的绝缘体。

图2 纯电容性交流电路。

电容性电抗

电容中流过的电流与电容两端电压的变化率成正比。纯电容电路中的容抗对交流电路中的电流起了阻碍作用。由于与电阻一样，电抗的计量单位也是奥姆，因此，为了将之与纯电阻值进行区分，电抗用符号X表示。由于容抗取决于电容的值(以法拉为单位)，以及交流波形的频率，因此可以用下列公式对其进行表示。

该公式显示，如果将频率或电容值增大，则总的容抗就会减小。与理想导体类似，当频率接近于无穷大时，电容的容抗将减小到零。

(参考原文：How Capacitors Behave in AC Circuits，by Andrew Carter)

本文同步刊登于EDN Taiwan 2021年2月刊杂志

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