如何計算隔直電容大小?
輸入信號為40-200Hz
設電路工作的頻率是f0,那電容此時的容抗為1/W0*C 。
隔直電容,顧名思義,交流是需要等效為短路,直流是可視為開路,起到 隔直 的作用。這就對電容的電容值有要求。一般電容的截止頻率 fc 為1/5 fo,這樣電路工作在 fo 是 電容的容抗便足夠的小,可以滿足 前面的要求了。
那就有 C 》=1/(2 * pi * fc *R ),其中pi為3.14 ,R為交流等效電路電阻,為R1//R3//R6//R7.
我的理解是這樣的,不知道對不對,請大家指點!
總體說來越大越好,計算時電容的阻抗(1/(jw*c))越小越好,一般到取c使結果為幾十就行了
同意樓上的理解,選較大的電容可以減小交流阻抗
考慮電容值增大后,實際選型的問題,包括電容類型,不同類電容的特性變化,容值等
如何確定隔直電容的值
發覺很多人對于隔直電容的選擇都沒有一個精確嚴謹的方法,比較籠統,在這里發表發表我的看法,歡迎大家交流。個人理解,歡迎拍磚。
在自諧振頻率處,電容的容抗最小;低于自諧振頻率,電容工作在容性狀態;高于自諧振頻率,電容工作在感性狀態。
因此,工程中,如何精確地確定隔值電容的值,可以采用這個準則:
【電容自諧振頻率略大于信號頻率】(或者【在自諧振頻率大于信號頻率的電容中,選擇容值最大的那個】)O(∩_∩)O好像有點繞口~
不同容值的電容,其自諧振頻率不同。以muRata GRM155系列電容為例,1pF、10pF、100pF、1000pF、10nF電容的自諧振頻率分別為7054MHz、2240MHz、678.6MHz、245MHz、77.35MHz,容值越高,其自諧振頻率越低。(籠統地講:大電容通低頻,小電容通高頻)
隔直電容分析
在不少電路中都看到過有使用隔直電容,例如在音頻輸入輸出端一般都會加上隔直電容,例如在交流小信號放大器前后級耦合,也會使用到隔直電容,那么,到底什么是隔直電容呢?其原理是什么呢?該如何具體分析呢?
對于隔直電容的理解,小編僅限于隔直通交,具體的原理呢,不是很清楚,大概原因就是電容兩端電壓不能突變吧。帶著這些問題,小編查閱了隔直電容相關的資料,總結了一下自己的理解。
小編在此之前,在Multisim中畫了這樣一個電路,希望對隔直電容有一個直觀的認識,電路圖如下所示:
信號源輸出信號幅度為:1V
輸出信號頻率分別選取:0.2Hz,10Hz,20Hz
要解釋這個問題就要從電容入手了,首先,電容兩端電壓為什么不能突變,這個問題還是值得探討一下的:
電容兩端的電壓差Uab取決于極板上所存儲的電荷量:Uab=Q/C,對于特定的電容,C是固定量,所以只要Q不發生變化,那么電容兩端電壓必然不會變化,電壓的變化,必然是Q變化的結果,也就是說沒有電荷轉移,就沒有Q的改變,也就沒有Uab的改變。(其實,這也一定程度上解釋了交流電路中,電容電壓滯后于電流的原因)
然后,我們回到本文最初的Multisim仿真,由于電容兩端是開路的,無法形成電流回路,那么必然不會產生電荷轉移,那么電容兩端的電壓也就不會改變了,那么單端電壓被動變化后,另一端就會跟隨著無差別變化了,因此出現了困惑小編的仿真結果。
最初的問題解釋清楚了,但是電容隔直通交的作用在這里失效了嗎?對于基本接近直流的0.2Hz信號,也能通過?這個隔直電容和可通過交流信號頻率的關系是怎么樣的呢?
問題出現了,從示波器上觀察,如下圖所示,對于所有頻率信號電容兩端的電壓是同步等電壓的,這是為什么呢?隔直電容作用失效了!
“所謂隔直電路的本質是截止頻率比較低的一階RC高通濾波器”
聽完這句話,有種恍然大明白的感覺,原來隔直的不只是電容的功勞,而是RC高通濾波器,還有一個默默無聞的電阻呢!
且看仿真結果:
可以看到,當信號頻率為5Hz時,輸出信號有了明顯的衰減。另外,隔直電容的定量分析也就迎刃而解了:高通濾波器的截止頻率為?=1/(2*pi*RC)。根據此關系和具體信號頻率就可以確定具體選取的電容容量值了。
然后我們再回到第一個問題,不同于電荷轉移的解釋,還有另外一種解釋方法:
由圖8所示根據高通濾波器特性,可以得到Point2輸出電壓:Ui(s)*RCs/(1+RCs),然后再令R趨于無窮大就可以得到圖4、5、6的電容輸出電壓了。因為當R趨于無窮大時,截止頻率?=1/(2*pi*RC)趨近于零,任何信號無阻礙通過。
另外,小編這里還有一個電路,且看:
回到第一個問題,把電路做一下修改
該電路中的隔直電容沒有配電阻啊?經典設計,肯定不會錯的啊,剛才的解釋完全無用嘛!
不要著急,解釋肯定是不會錯的,那么電阻從何而來呢,這就是來自負載的輸入阻抗了,隔直電容結合負載的輸入阻抗,組成完整的RC高通濾波器,信號通過電容,加到負載上。定量分析依然利用上面所述,這也就引出了所謂的阻抗匹配問題
總結一下:
1.隔直電容不是獨立存在的,而是和R構成一階RC高通濾波器,共同完成隔直通交的功能
2.隔直電容的容值選取根據?=1/(2*pi*RC)確定。