电路设计基础知识(2)——电容

电容是电子电路中的基本元件，主要用于存储电荷，其特性是通过电压的改变来存储能量，这个过程在电路中表现为充放电。电容的单位是法拉（F），通常使用的是微法拉（uF）和皮法拉（pF）。在电子技术中，电容以C表示，法拉、微法拉、皮法拉的关系如下：1法拉(F)等于10的六次方微法拉(uF)，等于10的十二次方皮法拉(pF)。 电容器的型号命名方法是依据一定的标准来区分不同电容器的类型、材料、分类和序号。对于国产电容器，其型号通常由四部分组成：名称、材料、分类和序号。其中名称部分通常用字母C表示电容器；材料部分通过字母表示，比如A代表钽电解，B代表聚苯乙烯薄膜等；分类部分则一般用数字表示，也有时使用字母；序号部分用数字表示。 电容器的分类可以根据结构、电解质、用途来划分。根据结构主要分为固定电容器、可变电容器和微调电容器。按电解质分，有有机介质电容器、无机介质电容器、电解电容器和空气介质电容器等。按用途分则更多样，包括高频旁路、低频旁路、滤波、调谐、耦合、能量转换和控制电路等。 电容器在电路设计中具有广泛的应用，常见的电容器有铝电解电容器、钽电解电容器、薄膜电容器、瓷介电容器、独石电容器等。铝电解电容器由浸有糊状电解质的吸水纸夹在两条铝箔中间卷绕而成，氧化膜作为介质，具有极性，容量大，但容量误差较大，泄漏电流也较大，一般不适用于高频和低温应用。钽电解电容器则使用固体二氧化锰作为电解质，具有优越的温度特性、频率特性、可靠性和较小的漏电流，适用于脉动电流的耐受能力较差，若损坏易短路。薄膜电容器通常使用聚脂、聚苯乙烯等材料，频率特性好，介电损耗小，但耐热能力较差。瓷介电容器由于其良好的频率特性、介电损耗小，常用于高频旁路等场合。 电容器的性能指标包括电容量、耐压、损耗角正切（即损耗因数）、绝缘电阻等。电容器在电路中工作时，必须考虑其耐压范围，若电压过高，可能会导致电容器击穿损坏。损耗角正切表征了电容器在交流电作用下能量损耗的大小，损耗因数越小，电容器的效率越高。绝缘电阻表示电容器在没有外界电压作用时，其内部绝缘材料的电阻大小，绝缘电阻越高，表示电容器内部越不易漏电。 在电容的使用中，需要特别注意的是不同类型的电容器所适用的电路频率和耐温范围各不相同。例如，铝电解电容器在高频和低温条件下不适用，而高频瓷介电容器则适用于高频电路。电容器在电路中的功能包括隔直、耦合、旁路、滤波、调谐等。隔直是指在直流电路中阻止直流电通过，而让交流电通过；耦合则是指将前级电路的交流信号传递至后级电路；旁路电容用于将信号或电源中的不需要的交流成分旁路至地线；滤波电容用于电路中的滤波作用，抑制交流干扰；调谐电容器则用于调谐回路，以调整电路的谐振频率。