去耦電容:
這些電容器對(duì)于在所有數(shù)字電路中使用都非常重要。理想情況下,數(shù)字IC或芯片需要穩(wěn)定的電壓才能工作。任何尖峰或電壓波動(dòng)都可能導(dǎo)致芯片無法正常工作,或者有時(shí)芯片可能會(huì)被破壞。這正是去耦電容器將發(fā)揮作用的地方。這些是通常用于放置在連接芯片的VCC和GND引腳的芯片附近的電容器,如上面的電路圖所示。
當(dāng)電路上電時(shí),去耦電容器通過Vcc開始充電,一旦電容器電壓達(dá)到供電電壓就停止充電。此時(shí),當(dāng)電源電壓波動(dòng)時(shí),電容器將在短時(shí)間內(nèi)為IC供電,以保持IC電壓穩(wěn)定。此外,當(dāng)輸入電源電壓出現(xiàn)尖峰時(shí),電容器開始充電至新的電源電壓。同時(shí)保持IC1的電壓輸入穩(wěn)定。在具有許多IC的大型電路中,通常建議在電源附近使用大電容器,在電路中使用的每個(gè)IC附近使用小型電容器。大電容器將在整個(gè)電路中提供穩(wěn)定的電壓。小型股可滿足與其一起使用的IC的需求。
耦合電容器:
我們已經(jīng)看到去耦電容器用于阻止電壓波動(dòng),換句話說,它有助于阻止交流信號(hào),因?yàn)椴▌?dòng)或壓降是交流信號(hào)的一種形式,因?yàn)樾盘?hào)的電壓隨時(shí)間變化。另一方面,耦合電容器阻擋直流信號(hào),同時(shí)允許交流信號(hào)通過。換句話說,這些電容器用于通過阻止不需要的直流信號(hào)將交流輸入信號(hào)耦合或連接到電路的下一級(jí)。
這些電容器廣泛用于放大器和音頻應(yīng)用,我們的興趣點(diǎn)只是交流信號(hào)。讓我們以一個(gè)由 9v
直流電源供電的音頻電路為例。該電路從麥克風(fēng)接收語音輸入,這個(gè)語音輸入(交流信號(hào))是我們的興趣點(diǎn)。來自9v電源的直流信號(hào)很有可能與該語音輸入信號(hào)混合。為了從我們的語音輸入中消除這種直流元素,使用耦合電容器C1(如上電路所示),它阻止直流信號(hào)并允許交變頻率的信號(hào)。請(qǐng)記住,我們了解到電容器提供非常高的電阻或阻擋直流信號(hào)。
不僅是直流,通過正確選擇電容器值,我們可以成功阻止不需要的低頻,并且只允許所需的高頻。這由電容器的電抗控制,它由公式 Xc = 1 / 2πFC
給出(我們?cè)诒?a href="http://m.xsypw.cn/v/" target="_blank">教程前面已經(jīng)看到了這一點(diǎn))。請(qǐng)記住,我們已經(jīng)知道電容器對(duì)低頻具有高電抗,而對(duì)于高頻,電抗值會(huì)很低。因此,為了使耦合電容器允許低頻信號(hào),我們需要使用更高值的電容器,對(duì)于高頻信號(hào),較低的電容器值就足夠了。
過濾 器:
這些是用于從輸入信號(hào)中濾除不需要的頻率的電路塊。電容器與電阻器和電感器一起構(gòu)成濾波器的組成部分。濾波器具有比去耦電容更擴(kuò)展的功能。基本上,您需要注意三種不同類型的過濾器。
低通濾波器:
低通濾波器用于允許頻率分量小于截止頻率,并阻止高于截止頻率的頻率分量。這是當(dāng)輸入信號(hào)為低頻時(shí)它的工作原理,與電阻相比,電容器表現(xiàn)出高電抗(高電阻)。因此,與電阻兩端的壓降相比,電容器兩端的電壓將非常高。因此,我們將獲得沒有或低衰減的輸入信號(hào)。同時(shí),當(dāng)輸入信號(hào)為高頻電抗時(shí),電容器表現(xiàn)出的電抗將很低。因此,與電容電壓相比,電阻的壓降將非常高,從而阻止信號(hào)到達(dá)下一階段。
高通濾波器:
這些濾波器只允許頻率高于截止頻率的信號(hào)和較低頻率的阻斷信號(hào)。這里發(fā)生的情況是,當(dāng)輸入信號(hào)為低頻時(shí),電容器表現(xiàn)出高電抗并充當(dāng)信號(hào)的開路。另一方面,當(dāng)高頻電容器的輸入信號(hào)表現(xiàn)出低電抗(電阻)時(shí)。與電阻R1相比,這是非常低的。與電阻相比,電容器兩端的壓降將非常小,因此允許高頻信號(hào)輸出無衰減或低衰減。
帶通濾波器:
這是高通和低通濾波器的組合。該濾波器將僅允許特定頻率頻段的信號(hào)通過,并阻止此頻率范圍之外的信號(hào)。理想情況下,這種類型的濾波器將具有兩個(gè)截止頻率上限和下限截止頻率。該濾波器將阻止頻率小于較低截止頻率和大于截止上限頻率的信號(hào)。如上電路所示,它是使用高通和低通濾波器構(gòu)建的。這些組合將只允許上限和下限截止頻率之間的頻率帶,并阻止這些頻率之外的信號(hào)。
定時(shí)電路:
從我們目前所看到的情況來看,我們知道,當(dāng)使用帶有直流的電容器時(shí),充電并達(dá)到施加的電壓需要時(shí)間。這些定時(shí)電路利用電容器的這一特性,并用它來產(chǎn)生必要的時(shí)間延遲。但這里與電容器一起使用電阻器來控制電容器的充電速率,這反過來又會(huì)影響時(shí)間延遲。
上圖電路為RC定時(shí)電路,其中電容器C1提供9v的恒定直流電壓源。使用該電路產(chǎn)生的時(shí)間延遲由時(shí)間常數(shù)T給出。時(shí)間常數(shù)可以使用公式計(jì)算
T = RC
電容器需要 5T 或 5 倍的時(shí)間常數(shù)才能充滿電。因此,在此等式中應(yīng)用上述電阻和電容值將產(chǎn)生 5
秒的時(shí)間延遲。從電源接通的那一刻起,電容器在其端子上達(dá)到 9v 的電源電壓的延時(shí)為 《》 秒。
5T = 5 x R x C
= 5 x 10k x 100uF
時(shí)間延遲 = 5 秒。
在這個(gè)電路的工作背后發(fā)生了有趣的事情,以產(chǎn)生所需的時(shí)間延遲。為了理解這一點(diǎn),讓我們看一下電容器圖的充電曲線。
上圖顯示了電壓、電流和為電容器充電所需的時(shí)間之間的關(guān)系。在時(shí)間t =
0時(shí),電容器將處于放電狀態(tài),直流電壓將施加到電路上。一旦施加電壓,充電電流就會(huì)流過電容器,在板上積累相等和相反的電荷。這導(dǎo)致電容器電壓Vc的增加。開始時(shí),充電電流將達(dá)到最大。當(dāng)時(shí)間達(dá)到恒定T時(shí),電容器將充電電源電壓的63%,在上圖中標(biāo)記為1。
將其與上述電路T相關(guān)聯(lián),時(shí)間為1秒,屆時(shí)電容器電壓將為63v的9%,即5.67v。從圖中你可以推斷出5T(時(shí)間常數(shù))電容將被充電到其提供的電壓完全停止充電電流。現(xiàn)在電容器據(jù)說已充滿電。
使用公式 5T = 5RC ,您可以固定電容器和電阻的值,以強(qiáng)制該 RC 電路產(chǎn)生任何應(yīng)用所需的時(shí)間延遲。
油箱或調(diào)諧電路:
這些類型的電路主要存在于無線電發(fā)射器、接收器和頻率選擇應(yīng)用中。電容器在這些電路中與電感器一起工作來完成這項(xiàng)工作。當(dāng)我們需要生成信號(hào)或從具有多個(gè)頻率分量的復(fù)雜信號(hào)接收特定頻率的信號(hào)時(shí),將采用諧振電路或調(diào)諧電路,這就是“調(diào)諧”一詞的由來。該電路C和L中的元件可以根據(jù)我們的需要進(jìn)行調(diào)整。
上述電路的工作基于電容器和電感器的電抗。與電容器一樣,電感器也表現(xiàn)出電抗。但與電容器電感器不同的是,電感器對(duì)高頻信號(hào)表現(xiàn)出高電抗,而電容器對(duì)低頻信號(hào)表現(xiàn)出高電抗。該諧振電路的構(gòu)造方式是,電容器和電感器元件的電抗在一定頻率下相等,從而實(shí)現(xiàn)諧振。在諧振時(shí),該諧振電路能夠產(chǎn)生指定頻率的信號(hào)或接收該頻率的信號(hào)。
這是它的工作原理,當(dāng)連接在該電路中的電容器充電時(shí),它會(huì)將電荷存儲(chǔ)在其板中。然后,來自電容器的電流將移動(dòng)到電感器,電感器又將在其周圍建立磁場(chǎng)。這導(dǎo)致板上的電荷耗盡,其兩端的電壓下降到零。電感器具有抵抗流過電流變化的特性。一旦來自電容器的電流停止,電感器的磁場(chǎng)就會(huì)崩潰,使電流流過電路。該電流到達(dá)電容器并再次充電,在其極板中產(chǎn)生電荷并在其兩端產(chǎn)生電壓。這個(gè)循環(huán)繼續(xù)一遍又一遍地重復(fù),產(chǎn)生共振頻率的信號(hào)。我們還可以使用該電路從復(fù)數(shù)信號(hào)中提取該頻率的信號(hào)。
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