旁路電容在電路中的作用是旁路不需要的交流信號或給有用的交流信號提供一個交流通道,而去耦電容的作用是濾除直流電源中的各種交流干擾,使整個電路能夠更穩定的工作。不同種類的電容,一般只要其電容量及耐壓值等參數符合要求,它們既可以作為旁路電容,亦可以作為去耦電容。下面我們詳細介紹一下電路中這兩種電容的工作原理及選用。
一、旁路電容的作用及選用
旁路電容一般接在放大器的輸入端或輸出端,用來濾除一些不需要的交流干擾,也有用來給有用的交流信號提供一個交流通道,使其不受衰減。像上圖電路中的電容C2即為旁路電容。
圖中的三極管Q1及外圍元件組成一個單管放大器,Rb為三極管的基極偏置電阻,發射極接的Re為負反饋電阻,用于穩定Q1的靜態工作點。這個電路中若沒有電容C2,Re對有用的交流信號也具有負反饋作用,此時會使放大器的交流增益降低,為了消除Re對交流信號的負反饋,一般都在其兩端并聯一個旁路電容,這樣對于交流信號,Q1的發射極相當于直接接地,放大器具有較高的交流增益,這就是旁路電容的作用之一。
旁路電容一般可以選用鋁電解電容、獨石電容或瓷片電容,具體選用哪種電容以及選用多大容量的電容作為旁路電容,這要視交流信號的頻率而定。像圖1所示的低頻放大電路中,C2一般選用數十μF的鋁電解電容即可,若是高頻電路,該電容可以選用幾nF到幾十nF的瓷片電容或獨石電容。
二、去耦電容的作用及選用
去耦電容又稱退耦電容,是用來濾除直流電源中的各種交流紋波的。像上圖中并聯在3V電池兩端的電容C5即為去耦電容,其作用是防止3V電池用舊后,電池內阻增大,后級電路中較大的交流信號通過電池內阻干擾前級電路的工作。在電池兩端并聯一個去耦電容后,可以等效為下圖所示電路。
上圖中,R為電池的內阻,C2為去耦電容,其與電池內阻R一起組成一個阻容低通濾波電路,RL為前后級放大電路。前后級電路工作時,其交流信號會在R上產生交流壓降,若此時沒有C2,這個交變的壓降會影響到整個放大電路的正常工作,加入C2之后,內阻R兩端的交流信號會通過C2構成回路,從而消除了對前后級電路的影響。若電路中的去耦電容處理的是低頻信號,此時可以選用數十μF到上千μF的鋁電解電容,具體用多大容量的去耦電容,要看負載電流而定,一般負載電流大的,選用的電容容量也要大一些。
不過,一般的鋁電解電容的卷層電感較大,其濾除電源中的高頻交流紋波的能力很差,若電源中需要濾除這些高頻紋波成分,一般都在鋁電解電容兩端再并聯一個高頻濾波效果好的瓷片或獨石電容,用這種小容量的電容來濾除高頻交流成分。像上圖電路中的電容C6,其容量只有0.01μF,電源Vcc中的高頻紋波成分主要靠這個小電容來濾除,而電解電容C5的容量較大,可以用來濾除Vcc中的低頻紋波成分。
去耦電容在電路中的作用很重要,若電路中缺少這類電容,可能會影響到整個電路的正常工作,尤其是采用各種IC設計的電路,一般都要在IC的電源引腳處接上去耦電容。像上圖中,LM386功放IC的電源端⑥腳所接的100nF電容C1即為高頻去耦電容。對于那些采用74HC或CD4000這類CMOS數字IC設計的高速電路,為了使整個電路能夠穩定可靠的工作,一般都在每個數字IC的電源端并聯一個10~100nF的高頻去耦電容。
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