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電容器的基本原理及應用

科技 更新时间:2024-07-23 21:11:04
電容複位電路

圖5-31所示為電容複位電路,A1是CPU集成電路,A1的①引腳是集成電路A1的複位引腳,複位引腳一般用RESET表示,①引腳内部電路和外部電路中元器件構成複位電路,C1是複位電容,S1是手動複位開關。集成電路A1的①引腳内電路有一個施密特觸發器和一隻上拉電阻R1,R1端接直流電壓,另一端通過A1的①引腳與外部電路中的電容C1相連。

電容器的基本原理及應用(電容器的8個典型應用電路)1

圖5-31 電容複位電路

此複位電路的工作原理:電路的電源開關接通後, 5V直流電壓通過電阻R1對電容C1充電,這樣在電源接通瞬間,電容C1兩端沒有電壓,随着對電容C1的充電,集成電路A1的①引腳上電壓開始升高,這樣在A1的①引腳上産生一個時間足夠長的複位脈沖,時間常數一般為0.2s。

随着 5V直流電壓充電的進行,A1的①引腳上的電壓達到了一定程度,集成電路A1内部所有電路均可建立起初始狀态,複位工作完成,CPU進入初始的正常工作狀态。

高頻負反饋電容電路

圖5-32所示為音頻放大器的高頻負反饋電容電路,電路中VT1構成了一級音頻放大器系統,C1是高頻負反饋電容,它利用電容的隔直阻交原理,來消除可能出現的高頻自激。

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圖5-32 高頻負反饋電容電路

電路中配備的電容容量要非常小,C1接在VT1的基極與集電極之間,将VT1管從集電極輸出的信号加到基極上。晶體管VT1集電極上的交流信号相位為正,而基極信号為負,兩極上的電信号相位正好相反。正因為如此,構成了負反饋電路。

電路中電容隻對頻率比較高的信号呈現通路,而對頻率比較低的信号呈現開路,因此C1隻對容易産生高頻嘯叫信号進行負反饋,以達到消除高頻嘯叫聲音的目的。

靜噪電容電路

圖5-33所示為電子音量電位器中的靜噪電容電路,C1是靜噪電容,一般采用有極性電解電容,RP1是變阻器。

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圖5-33 靜噪電容電路

壓控增益器是一種放大倍數受直流電壓大小控制的放大器,輸入信号Ui大小一定時,如果①引腳上直流電壓大小變化,輸出信号Uo大小随之改變,這就是電子音量控制器工作的基本原理。

RP1是音量控制電位器,但是它與普通的音量電位器工作原理不同,RP1中不流過音頻信号,當RP1動片上下滑動時,壓控增益器的①引腳上的直流電壓大小在改變,以此實現對音量的控制。

電容C1的工作原理:RP1動片上是直流電壓,如果RP1動片滑動過程中出現一種交流幹擾信号,這一交流信号疊加到直流電壓上,加到壓控增益器的①引腳上,使直流電壓大小發生波動,結果出現音量控制過程中的噪聲。在加入靜噪電容C1後,RP1上的任何交流噪聲都被C1旁路到地線,因為C1容量大,對這些交流噪聲的容抗很小,達到消除音量電位器轉動噪聲的目的。

音頻阻容耦合電路

圖5-34所示為音頻阻容耦合電路,電路中C1是音頻耦合電容,它夾在前級放大器和後級放大器之間,在這種電路中一般采用電容量較大的電解電容。

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圖5-34 音頻阻容耦合電路

電路中電阻R1是後級放大器的輸入電阻,輸入電壓不能直接看出來。耦合電容是一隻有極性的電解電容,它在正極須要接電路中的高電位,所以該電容的正極通過電阻接在了前級放大器的輸出端。

電路中,如果耦合電容的極性接反了,耦合電容的漏電電流将會增大,放大器的噪聲就會增大。而電路中的電阻R1隻是為了限制電流,防止出現高頻自激現象。

純電容串聯電路的等效分析

電路中的電子元件隻有電容的電路叫做純電容電路。純電容串聯電路與純電阻串聯電路有一些共性,但是由于電容與電阻的特性不同,所以純電容串聯電路與電阻串聯電路的特性也有所不同。

電容串聯電路的分析可以進行電阻等效,其等效原理和理解方法與電容等效成電阻的方法一樣,在特性頻率下電容的容抗等效成一隻特定的電阻。圖5-35所示為電容串聯等效電路。

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圖5-35 電容串聯等效電路

電容串聯電路有以下幾個特性:電容串聯電路中,由于電容隻能通交流,所以電路中隻有交流電流,而且電流大小處處相等。電容串聯電路中,電容串聯得越多,它的等效總電容量越小、總容抗越大,而且電容串聯電路的總電容小于串聯電路中任何一個電容的容量,這與電阻并聯的計算相似。電容串聯電路中電容量最小的電容首先被充滿電和首先放完電,所以電容量最小的電容起主要作用。

有極性電解電容逆串聯電路和順串聯電路

如圖5-36所示是有極性電解電容逆串聯電路和順串聯電路及其等效電路。

逆串聯電路就是有極性的電容正極相連或者負極相連,而它們的等效電容就是一個無極性的電容。順串聯電容電路就是兩個電容的正極和負極相連,其等效電容還是一個有極性的電容。而逆串聯的目的主要是将有極性電解電容變成無極性電解電容。順串聯電路主要用于提高電容耐壓上,在電子管電路中使用這種串聯電路。

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圖5-36 有極性電解電容逆串聯電路和順串聯電路及其等效電路

電容并聯電路主要特性

圖5-37所示為電容并聯電路,其電路形式與電阻并聯電路一樣。電路中的電容器C1與C2并聯。由于電容器本身的特性決定了這一電路也有它自己的一些不同于電阻并聯電路的特性。

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圖5-37 電容并聯電路

電容并聯電路有以下幾個特點:電路中并聯的電容越多,那麼等效的總電容量就越大,這與電阻串聯電路相似,總容量就是電路中的每個串聯電容的容量之和。在電容并聯電路中,交流信号電流将分别流過電容C1和C2,在同樣的交流信号下,信号的頻率越高,流過各并聯電容的交流電流越大。在電容支路中,容量大的電容因為容抗小而電流大,容量小的電容因為容抗大而電流小。電容C1和C2是并聯的,這樣這兩個電容器将接在同一個交流信号源電路中,因此加在C1和C2上交流信号的頻率是相同的,而且加在各并聯電容器上的交流信号電壓大小也是一樣的。

電容并聯電路中,由于流過各電容的電流可能不相等(隻有兩個電容器的容量相等時,其電流才相等),因此對各并聯電容的充電電荷量可能不相等,容量大的電容因充電電流大而充到的電荷多。對一個電容器的充電電荷多少,與對該電容器的充電電流大小成正比關系。實際大容量的電容不可能成為一個純電容,它還存在着感抗的特性,從而造成對高頻信号的阻抗增大。

電容并聯電路的等效分析

電容并聯電路可以等效為電阻并聯電路,電容的其他電路也可以進行同樣的等效,雖然電容并聯電路可以等效為電阻并聯電路,但是等效後的電路不能完全按照電阻并聯電路進行分析。所以需要注意以下幾方面:

1)由于是電容器的等效電路,因此這裡的等效電阻,并不是實際意義上的電阻器,而是電容器的容抗。所以電路中還是不會有直流電流通過。

2)這種電阻電路的等效方法,往往隻是在分析電容器阻礙電路中交流電流流動時才用,其他元器件進行電阻電路的等效也是這種情況下的等效。

3)在考慮電路中電容的容抗大小時,電路分析中往往隻需要進行相對大小的分析。電路中,一般情況下并不需要進行定量的分析。

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