电容的种类及应用.doc

1、电容单位：转换系数均为 1000GF-MF-kF-F-mF-uF(UF/F)-nF-pF常见型号：474J 为 470000pF， 即 0.47uF104J 为 100000pF， 即 0.1uF105J 为 1000000pf，即 1uF1. 电容种类1.1 聚酯（涤纶）电容（CL ） 符号： 电容量：40pF4 F 额定电压：63630V 主要特点：小体积，大容量，耐热耐湿，稳定性差 应用：对稳定性和损耗要求不高的低频电路 1.2 聚苯乙烯电容（CB） 符号： 电容量：10pF4 F 额定电压：100V30KV 主要特点：稳定，低损耗，体积较大 应用：对稳定性和损耗要求较高的电路 1.3

2、聚丙烯电容（CBB） 符号： 电容量：1000pF10 F 额定电压：63V2000V 主要特点：性能与聚苯相似但体积小，稳定性略差 应用：代替大部分聚苯或云母电容，用于要求较高的电路 1.4 云母电容（CY） 符号： 电容量：10pF0.1 F 额定电压：100V-7kV 主要特点：高稳定性，高可靠性，温度系数小 应用：高频振荡，脉冲等要求较高的电路 1.5 高频瓷介电容（CC） 符号： 电容量：16800pF 额定电压：63V500V 主要特点：高频损耗小，稳定性好 应用：高频电路 1.6 低频瓷介电容（CT） 符号： 电容量：10pF4.7 F 额定电压：50V100V 主要特点：体积小

3、，价廉，损耗大，稳定性差 应用：要求不高的低频电路 1.7 玻璃釉电容（CI） 符号： 电容量：10p0.1F 额定电压：63V400V 主要特点：稳定性较好，损耗小，耐高温（200 度） 应用：脉冲、耦合、旁路等电路 1.8 铝电解电容 符号： 电容量：0.47F 10000F 额定电压：6.3V450V 主要特点：体积小，容量大，损耗大，漏电大 应用：电源滤波，低频耦合，去耦，旁路等 1.9 钽电解电容（CA）铌电解电容（ CN） 符号： 电容量：0.1F 1000 F 额定电压：6.3V125V 主要特点：损耗、漏电小于铝电解电容 应用：在要求高的电路中代替铝电解电容 1.10 空气介质

4、可变电容器 符号： 可变电容量：100pF1500pF 主要特点：损耗小，效率高；可根据要求制成直线式、直线波长式、直线频率式及对数式等 应用：电子仪器，广播电视设备等 1.11 薄膜介质可变电容器 符号： 可变电容量：15pF550pF 主要特点：体积小，重量轻；损耗比空气介质的大 应用：通讯，广播接收机等 1.12 薄膜介质微调电容器 符号： 可变电容量：1pF29pF 主要特点：损耗较大，体积小 应用：收录机，电子仪器等电路作电路补偿 1.13 陶瓷介质微调电容器 符号： 可变电容量：0.3pF22pF 主要特点：损耗较小，体积较小 应用：精密调谐的高频振荡回路 1.14 独石电容 符号

5、： 电容量：0.5pF1 F 主要特点：电容量大、体积小、可靠性高、电容量稳定，耐高温耐湿性好等。 耐压：二倍额定电压。 应用范围：广泛应用于电子精密仪器。各种小型电子设备作谐振、耦合、滤波、旁路。 缺点：温度系数很高。独石又叫多层瓷介电容，分两种类型，I 型性能挺好，但容量小，一般小于 0.2F，另一种叫 II 型，容量大，但性能一般。 2. 电容应用就温漂而言：独石为正温糸数+130 左右,CBB 为负温系数-230, 用适当比例并联使用,可使温漂降到很小. 就价格而言:钽,铌电容最贵,独石,CBB 较便宜,瓷片最低,但有种高频零温漂黑点瓷片稍贵.云母电容 Q 值较高,也稍贵. 2.1 铝

6、电解电容与钽电解电容铝电解电容的容体比较大，串联电阻较大，感抗较大，对温度敏感。它适用于温度变化不大、工作频率不高（不高于 25kHz）的场合，可用于低频滤波。铝电解电容具有极性，安装时必须保证正确的极性，否则有爆炸的危险。与铝电解电容相比，钽电解电容在串联电阻、感抗、对温度的稳定性等方面都有明显的优势。但是，它的工作电压较低。 2.2 纸介电容和聚酯薄膜电容 其容体比较小，串联电阻小，感抗值较大。它适用于电容量不大、工作频率不高（如 1MHz 以下）的场合，可用于低频滤波和旁路。使用管型纸介电容器或聚酯薄膜电容器时，可把其外壳与参考地相连，以使其外壳能起到屏蔽的作用而减少电场耦合的影响。 2

7、.3 云母和陶瓷电容 其容体比很小，串联电阻小，电感值小，频率/容量特性稳定。它适用于电容量小、工作频率高（频率可达500MHz）的场合，用于高频滤波、旁路、去耦。但这类电容承受瞬态高压脉冲能力较弱，因此不能将它随便跨接在低阻电源线上，除非是特殊设计的。 2.4 聚苯乙烯电容器 其串联电阻小，电感值小，电容量相对时间、温度、电压很稳定。它适用于要求频率稳定性高的场合，可用于高频滤波、旁路、去耦。3. 贴片电容单片陶瓷电容器(通称贴片电容 )是目前用量比较大的常用元件，就 AVX 公司生产的贴片电容来讲有NPO、X7R、Z5U、Y5V 等不同的规格，不同的规格有不同的用途。下面我们仅就常用的 N

8、PO、X7R、Z5U 和 Y5V来介绍一下它们的性能和应用以及采购中应注意的订货事项以引起大家的注意。不同的公司对于上述不同性能的电容器可能有不同的命名方法，这里我们引用的是 AVX 公司的命名方法，其他公司的产品请参照该公司的产品手册，命名方法可到 AVX 网站上找到。 NPO、X7R、Z5U 和 Y5V 的主要区别是它们的填充介质不同。在相同的体积下由于填充介质不同所组成的电容器的容量就不同，随之带来的电容器的介质损耗、容量稳定性等也就不同。所以在使用电容器时应根据电容器在电路中作用不同来选用不同的电容器。3.1 NPO 电容器NPO 是一种最常用的具有温度补偿特性的单片陶瓷电容器。它的填

9、充介质是由铷、钐和一些其它稀有氧化物组成的。NPO 电容器是电容量和介质损耗最稳定的电容器之一。在温度从-55到+125时容量变化为 030ppm/，电容量随频率的变化小于0.3C 。 NPO 电容的漂移或滞后小于 0.05%，相对大于2% 的薄膜电容来说是可以忽略不计的。其典型的容量相对使用寿命的变化小于0.1%。NPO 电容器随封装形式不同其电容量和介质损耗随频率变化的特性也不同，大封装尺寸的要比小封装尺寸的频率特性好。 表 1 给出了 NPO 电容器可选取的容量范围。表 1 NPO 电容器可选取的容量范围封装 DC=50V DC=100V0805 0.51000pF 0.5820pF12

10、06 0.51200pF 0.51800pF1210 5605600pF 5602700pF2225 1000pF0.033F 1000pF0.018FNPO 电容器适合用于振荡器、谐振器的槽路电容，以及高频电路中的耦合电容。3.2 X7R 电容器X7R 电容器被称为温度稳定型的陶瓷电容器。当温度在-55到+125时其容量变化为 15%，需要注意的是此时电容器容量变化是非线性的。X7R 电容器的容量在不同的电压和频率条件下是不同的，它也随时间的变化而变化，大约每 10 年变化 1%C，表现为 10 年变化了约 5%。 X7R 电容器主要应用于要求不高的工业应用，而且当电压变化时其容量变化是可以

11、接受的条件下。它的主要特点是在相同的体积下电容量可以做的比较大。 表 2 给出了 X7R 电容器可选取的容量范围。 表 2 X7R 电容器可选取的容量范围封装 DC=50V DC=100V0805 330pF0.056F 330pF0.012F1206 1000pF0.15F 1000pF0.047F1210 1000pF0.22F 1000pF0.1F2225 0.01F 1 F 0.01F 0.56F3.3 Z5U 电容器Z5U 电容器称为”通用”陶瓷单片电容器。这里首先需要考虑的是使用温度范围，对于 Z5U 电容器主要的是它的小尺寸和低成本。对于上述三种陶瓷单片电容起来说在相同的体积下

12、Z5U 电容器有最大的电容量。但它的电容量受环境和工作条件影响较大，它的老化率最大可达每 10 年下降 5%。尽管它的容量不稳定，由于它具有小体积、等效串联电感（ESL）和等效串联电阻（ESR ）低、良好的频率响应，使其具有广泛的应用范围。尤其是在退耦电路的应用中。 表 3 给出了 Z5U 电容器的取值范围。表 3 Z5U 电容器可选取的容量范围封装 DC=25V DC=50V0805 0.01F 0.39F 0.01F 0.1F1206 0.01F 1 F 0.01F 0.33F1210 0.01F 1.5F 0.01F 0.47F2225 0.68F 2.2F 0.68F 1.5FZ5U

13、电容器的其他技术指标如下： 工作温度范围 +10 - +85 温度特性 +22% - -56% 介质损耗 最大 4% 3.4 Y5V 电容器Y5V 电容器是一种有一定温度限制的通用电容器，在-30到 85范围内其容量变化可达+22%到-82%。 Y5V 的高介电常数允许在较小的物理尺寸下制造出高达 4.7F 电容器。Y5V 电容器的取值范围如 表 4 所示。表 4 Y5V 电容器可选取的容量范围封装 DC=25V DC=50V0805 0.01F 0.12F 0.01F 0.1F1206 0.01F 0.33F 0.01F 0.27F1210 0.01F 0.68F 0.01F 0.47F22

14、25 0.01F 1 F 0.01F 1 FY5V 电容器的其他技术指标如下： 工作温度范围 -30 - +85 温度特性 +22% - -82% 介质损耗 最大 5% 4. 电容在电路中的作用电容在电路中按功能作用可划分为多种类型，如滤波电容、旁路电容、耦合电容、去耦电路等。这一节将介绍各种类型的电容在电路中的作用。4.1 滤波电容整流电路虽然可将交流电变成直流电，但其脉动成分较大，在一些要求直流电平滑的场合是不适用的，需加上滤波电路，以减小整流后直流电中的脉动成分。 一般直流电中的脉动成分的大小用脉动系数来表示：脉动系数 （ S ） 输出电压的基波最大值输出电压的平均值滤波电容用在电源整流

15、电路中，用来滤除交流成分，使输出的直流更平滑。滤波电容容量比较大，所以一般采用电解电容，在使用时要注意极性。下面以全波整流电路中的滤波电容为例做分析。其滤波电路如 图 1 所示，滤波原理如 图 2 所示。电容 C 并联于负载 RL 的两端，u Lu C。在没有并入电容 C 之前，整流二极管在 u2 的正负半周交替导通，输出电压 uL 的波形如 图 2 蓝线所示。并入电容之后，设在 t=0 时接通电源，则当 u2 由零逐渐增大时，二极管导通，除有一电流 iL 流向负载以外还有一电流 iC 向电容 C 充电，充电电压 uC 的极性为上正下负。如忽略二极管的内阻，则 uC 可充到接近 u2 的峰值

16、u2m。在 u2 达到最大值以后开始下降，此时电容器上的电压 uC 也将由于放电而逐渐下降。当u2u C 时，二极管因反偏而截止，于是 C 以一定的时间常数通过 RL 按指数规律放电，u C 下降。直到下半周，当 u2 u C 时，二极管又导通。如此下去，使输出电压的波形如 图 2 中红线所示。显然比未并电容 C 前平滑多了。u1u2iD 1iD 2iC+C RLiL+-uL= uC图 1 全波整流电容滤波电路02 3 4 充电放电uL= uCiD 1iD 2iD 1iD 2导 通 角IL t0 tUL图 2 全波整流电容滤波电路工作时电流及电压的波形从以上分析可以看出：1. 加了电容滤波之后

17、，输出电压的直流成分提高了，而脉动成分降低了。这都是由于电容的储能作用造成的。电容在二极管导通时充电（储能） ，截止时放电（将能量释放给负载） ，不但使输出电压的平均值增大，而且使其变得比较平滑了。2. 电容的放电时间常数（R LC）愈大，放电愈慢，输出电压愈高，脉动成分也愈少，即滤波效果愈好。故一般 C 取值较大，R L 也要求较大。实际中常按下式来选取 C 的值：RLC（35T（半波）RLC（35）T2（全波、桥式）3. 电容滤波电路中整流二极管的导电时间缩短了，即导通角小于 180。而且，放电时间常数越大，导通角越小。因此，整流二极管流过的是一个很大的冲击电流，对管子的寿命不利，选择二极

18、管时，必须留有较大余量。4. 电容滤波电路的外特性（指 UL 与 IL 之间的关系）和脉动特性（指 S 与 IL 之间的关系）比较差，如 图 3 所示。可以看出输出电压 UL 和脉动系数 S 随着输出电流 IL 的变化而变化。当 IL0（即 RL= ）时，U L = U2（电容充电到最大值后不再放电） ，S = 0。当 IL 增大（即 RL 减小）时，由于电容放电程度加快而使 UL 下降，U L 的变化范围在 U2 0.9 U2 之间（指全波或桥式） ，S 变大。所以，电容滤波一般适用于负载电流变化不大的场合。ULU22U20 . 90IL( a ) 外特性S6 7 %0( b ) 滤波特性I

19、L图 3 电容滤波特性5. 电容滤波电路输出电压的估算。如果电容滤波电路的放电时间常数按式上式（脉动系数）算的话，则输出电压分别为：UL（0.91.0）U 2 （半波）UL（1.11.2）U 2 （全波） 4.2 去耦（退耦）电容去耦电容用在放大电路中不需要交流的地方，用来消除自激，使放大器稳定工作。电路系统中变化的电流对系统供电电源里的电源内阻起作用，从而导致电源向电路输出实际电压产生抖动。如果从电源引出一个较小的电阻，该电阻串联一个电容到地，该阻容节点就可以为需要退耦的电子元器件供电了。虽然该阻容节点上的电位有所下降，但在该节点上的电压却会趋于稳定。这是 RC 积分网络的典型应用实例。该电

20、容就是退耦电容。有时我们从电路上看不到这个从电源引出的小电阻，那是因为有电路板铜箔在当作小电阻使用。这就是去耦。由此可见，去耦是为了尽可能的获得稳定的供电电压的。主要是针对电源内阻而设置的，如果电源内阻为 0，并且电路板铜箔电阻为 0，那就真的不需要设置退耦回路了。1、关于去耦电容蓄能作用的理解：1） 去耦电容主要是去除高频如 RF 信号的干扰，干扰的进入方式是通过电磁辐射。而实际上，芯片附近的电容还有蓄能的作用，这是第二位的。你可以把总电源看作密云水库，我们大楼内的家家户户都需要供水，这时候，水不是直接来自于水库，那样距离太远了，等水过来，我们已经渴的不行了。实际水是来自于大楼顶上的水塔,水

21、塔其实是一个 buffer 的作用。如果微观来看，高频器件在工作的时候，其电流是不连续的，而且频率很高，而器件 VCC 到总电源有一段距离，即便距离不长，在频率很高的情况下，阻抗 Zi*wL+R，线路的电感影响也会非常大，会导致器件在需要电流的时候，不能被及时供给。而去耦电容可以弥补此不足。这也是为什么很多电路板在高频器件 VCC 管脚处放置小电容的原因之一。 （在 vcc 引脚上通常并联一个去藕电容，这样交流分量就从这个电容接地。 ）2） 有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。去耦电容的主要功能就是提供一个局部的直流电源给有源器件，以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地。2

22、、关于去耦电容的容值：数字电路中典型的去耦电容值是 0.1F。这个电容的分布电感的典型值是 5H。0.1F 的去耦电容有 5H 的分布电感，它的并行共振频率大约在 7MHz 左右，也就是说，对于 10MHz 以下的噪声有较好的去耦效果，对 40MHz 以上的噪声几乎不起作用。1F、 10F 的电容，并行共振频率在 20MHz 以上，去除高频噪声的效果要好一些。每 10 片左右集成电路要加一片充放电电容，或 1 个蓄能电容，可选 10F 左右。最好不用电解电容，电解电容是两层薄膜卷起来的，这种卷起来的结构在高频时表现为电感。要使用钽电容或聚碳酸酯电容。去耦电容的选用并不严格，可按C=“1“/F，

23、即 10MHz 取 0.1F，100MHz 取 0.01F。4.3 旁路电容旁路电容用在有电阻连接时，接在电阻两端使交流信号顺利通过。一个待处理的信号往往因其他各种因素（典型的如干扰）或多或少会夹杂有无用的成分，如果我们在该信号上并联一个适当的电容器到地，那么就能压缩比该有用信号的频率高的信号，而对该有用信号不压缩或压缩的少些。这样，有用的信号顺利通过，而无用的高频信号却被“旁路”到地了。这就是旁路名称的由来。4.4 去耦电容和旁路电容的区别去耦：去除在器件切换时从高频器件进入到配电网络中的 RF 能量。去耦电容还可以为器件提供局部化的 DC 电压源，它在减少跨板浪涌电流方面特别有用。 （去耦

24、是针对供电电源的）旁路：从元件或电缆中转移出不想要的共模 RF 能量。这主要是通过产生 AC 旁路消除无意的能量进入敏感的部分，另外还可以提供基带滤波功能（带宽受限） 。 （旁路是针对待处理的信号） 。我们经常可以看到，在电源和地之间连接着去耦电容，它有三个方面的作用：一是作为本集成电路的蓄能电容；二是滤除该器件产生的高频噪声，切断其通过供电回路进行传播的通路；三是防止电源携带的噪声对电路构成干扰。 在电子电路中，去耦电容和旁路电容都是起到抗干扰的作用，电容所处的位置不同，称呼就不一样了。对于同一个电路来说，旁路（bypass）电容是把 输入信号中的高频噪声作为滤除对象，把前级携带的高频杂波滤除，而去耦（decoupling）电容也称退耦电容，是把输出信号的干扰作为滤除对象。图 4 去耦电容和旁路电容