电容两端的突变信号

电容两端的突变信号(2007-06-19 20:09:24)转载上本科的时候，有一个哥们帮我分析放大器的原理，并告诉我：电容两端电压不能突变，我很迷惑，问他为什么？他说：老师这样说的。于是我就记住了，但是还是很迷惑，不知道为什么，也想不明白。当我上了硕士的时候，我在公司实习，当我问一个工程师，电路板上这么多电容干什么用？他告诉我稳压，于是我问他，为什么电容能起到这个作用，他告诉我：你把电容想成一个蓄水池，它的水位只能逐步变化，而不能突变。他的想法很形象，更加明确了电容的作用，但是还是没有告诉我为什么电容两端电压不能突变。现在读博士了，每当我看到电容方面的知识时，总是在问自己这个问题。曾经想了很久，但是就是没有想明白。直到今天，经过一番苦苦的思索，感觉终于有了思路。电容两端有突变电压时，会对电介质产生极化作用，假设电容没有电荷，当外加电压后即相当于向电介质加入了电场，于是电介质开始极化，负电荷析出则吸引了电极板的正电荷，电极板有了正电荷就有了电压，所以过程是先有外加电场，后有电容电压。由于电介质极化是一个物理转动过程，有摩擦的作用，电介质的极化是一个由混乱到有序的过程，需要时间。并且有多种极化作用，有的快有的慢。对于快的极化作用如果能跟上突变电压的上升时间，则极化作用产生一个反向电场，使电容两端电场下降，这样就阻碍了极化过程就进一步阻碍了电压上升的过程。不过工程上不会这样解释电容电压不能突变原因，这只是物理范畴的解释。工程上电容电压不能突变的原因是电容电压变化和电荷积累有关，而电荷积累过程和电流大小有关，由于现实中不可能提供无限大大电流，所以电容两端电压缓慢变化的。从滤波器角度考虑，一阶滤波器一般都是一个电阻加一个电容，电阻就是限流的作用，导致电压不能上升很快。二阶滤波器一般是由电感加一个电容，电感当然是阻止电流变化，这样也是导致电容电压不能上升很快。总之要理解电容两端电压不能上升的原因要从两个层面分析，物理层原因是电介质极化的物理过程，电学层就是电荷积累需要一个过程，这两个过程是相结合的。举个例子。如果一个电压源与一个空心极板相连，则空心极板电压就等于电压源电压，并且没有电流产生。同样当与一个带电介质的极板相连时，在开关闭合瞬间，电场加到了极板上，电介质被极化，则有电流产生，开始很大渐渐减小，也就是说如果电压源和电容之间没有电阻时电容电压是突变的，和空心极板的却别就是有大电流。然而现实中电压源总有输出电阻的，这样大的电流就会在电阻上产生压降，这样电容极板的电压就低了。电流越小电阻压降越小，电容电压越高。关于抑制高频信号的原理在博文 电容电感中有介绍。作为无源元件之一的电容，其作用不外乎以下几种： 1、应用于电源电路，实现旁路、去藕、滤波和储能的作用，下面分类详述之：1）旁路旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件，它能使稳压器的输出均匀化，降低负载需求。就像小型可充电电池一样，旁路电容能够被充电，并向器件进行放 电。为尽量减少阻抗，旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。这能够很好地防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。地弹是地连接处在通过大 电流毛刺时的电压降。2）去藕去藕，又称解藕。从电路来说，总是可以区分为驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大，驱动电路要把电容充电、放电，才能完成信号的跳变，在上 升沿比较陡峭的时候，电流比较大，这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流，由于电路中的电感，电阻（特别是芯片管脚上的电感，会产生反弹），这种电流相对 于正常情况来说实际上就是一种噪声，会影响前级的正常工作。这就是耦合。去藕电容就是起到一个电池的作用，满足驱动电路电流的变化，避免相互间的耦合干扰。将旁路电容和去藕电容结合起来将更容易理解。旁路电容实际也是去藕合的，只是旁路电容一般是指高频旁路，也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防 途径。高频旁路电容一般比较小，根据谐振频率一般是0.1u，0.01u等，而去耦合电容一般比较大，是10uF或者更大，依据电路中分布参数，以及驱动 电流的变化大小来确定。旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象，而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象，防止干扰信号返回电源。这应该是他们的本质区别。3）滤波从理论上（即假设电容为纯电容）说，电容越大，阻抗越小，通过的频率也越高。但实际上超过1uF的电容大多为电解电容，有很大的电感成份，所以频率 高后反而阻抗会增大。有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容，这时大电容通低频，小电容通高频。电容的作用就是通高阻低，通高频阻低频。电 容越大低频越容易通过，电容越大高频越容易通过。具体用在滤波中,大电容(1000uF)滤低频，小电容(20pF)滤高频。曾有网友将滤波电容 比作“水塘”。由于电容的两端电压不会突变，由此可知，信号频率越高则衰减越大，可很形象的说电容像个水塘，不会因几滴水的加入或蒸发而引起水量的变化。 它把电压的变动转化为电流的变化，频率越高，峰值电流就越大，从而缓冲了电压。滤波就是充电，放电的过程。4）储能储能型电容器通过整流器收集电荷，并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出端。电压额定值为40450VDC、电容值在220150 000uF之间的铝电解电容器（如EPCOS公司的 B43504或B43505）是较为常用的。根据不同的电源要求，器件有时会采用串联、并联或其组合的形式， 对于功率级超过10KW的电源，通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容器。2、应用于信号电路，主要完成耦合、振荡/同步及时间常数的作用：1）耦合举个例子来讲，晶体管放大器发射极有一个自给偏压电阻，它同时又使信号产生压降反馈到输入端形成了输入输出信号耦合，这个电阻就是产生了耦合的元 件，如果在这个电阻两端并联一个电容，由于适当容量的电容器对交流信号较小的阻抗,这样就减小了电阻产生的耦合效应，故称此电容为去耦电容。2）振荡/同步包括RC、LC振荡器及晶体的负载电容都属于这一范畴。3）时间常数这就是常见的 R、C 串联构成的积分电路。当输入信号电压加在输入端时，电容（C）上的电压逐渐上升。而其充电电流则随着电压的上升而减小。电流通过电阻（R）、电容（C）的特性通过下面的公式描述： i = (V/R)e-(t/CR)电容两端电压不能突变。絕對恏奇电容有个特性：“电容两端的电压不能突变”。这是什么意思？能不能通俗的解释一下？ 电容 电压 突变 两端 特性2007-06-15 22:31来自爱问知识人浏览量：10718推荐举报关注分享评论满意答案此答案由提问者自己选择，并不代表爱问知识人的观点。小帅猫电容是个储能元件。电容两端的电压是由于电容极板上电荷的积累和释放产生的，电荷的转移是需要时间的，所以电压的变化也是需要时间的，不能突变。物理学有个经典的理论就是：能量不能突变。小帅猫来自爱问知识人2007-06-18 11:36评论提问者对答案的评价：为您推荐的相关问题 为什么电感的电流不能突变2006-05-17 10:58 电容两端电压的问题152008-06-23 10:29 “电容器两端的电压不能突变”这一特性，在实际的电路应用中有.2007-06-17 13:36 电容器的充电过程402008-10-14 19:17 电容电压和电流充放电公式52009-09-05 19:57初中物理问题来自微什么等待您来回答 5为什么微博刷新的时候下面还是会显示数字2013-06-06 17:48 如何把一个单元格里的N多数字转换到多个单元格2013-06-06 17:13 请问谁有12年之后的造价师电子版2013-06-06 17:05 20求电子版建筑工程定额与预算 作者：刘启利2013-06-04 16:30 30电子控制焦平面快门与电子控制纵走式焦平面快门的区.2013-06-04 09:54更多汤山百年有机水果蔬菜汤山百年有机蔬菜,给您从田园到餐桌的保障.真正的有机蔬菜Tel:400-6610-620不出门，在家即可学英语！在VIPABC学到的不只是英语，而是更多的商业运用不出门，在家即可学英语！在VIPABC你学到的不只是英语，而是更实际的商业运用。其他回答共7条这个问题也太难了把，又是一大篇建议你还是看教材的了！csust_cq来自爱问知识人2007-06-15 22:34评论电容两端的电压不能突变：其实就是电容的内阻非常小，充电和放电，在瞬间电流就非常大，实验室里就利用很多电容并联放电，获得瞬间大电流。王承谦来自爱问知识人2007-06-16 08:23评论电容器其实是一个容电器.它可以储存并释放电荷.电容在充电时，充电电流较大，电容两端电压低，随充电时间增加，电容两端电压逐渐升高至电源电位。同样，放电时也是随时间增加电位缓缓下降，这就是电容两端的电压不能突变的说法。会飞的猫来自爱问知识人2007-06-16 11:34评论呵呵，很简单啊，不能突变就是在电路接通的瞬间马上就有的量。如电容两端接通电源的瞬间电容立即充电，就是说电容的电流是突变的。而电容两端接通电源的瞬间两极板还没有电荷，所以电容两端就没有电压，这就是在电容在接通电源的时候不能突变。随着电路接通电源的时间的延长，电容极板电荷积聚增加，电压也随着上升，直到和电源电压平衡。也就是说电容两端接通电源后电容的电压和电源的电压后来是相等的，但是接通的瞬间电容的电压是没有的。一般把后来才有的叫做滞后。也说电路上电流和电压不能突变者滞后也。wenlaotou来自爱问知识人2007-06-15 23:54评论(9)由于电容器可以流过交变电流，而突变的电压含有相当大的交流成分，所以：“电容两端的电压不能突变”。yinfan500来自爱问知识人2007-06-15 22:43评论电容器其实是一个容电器.它可以储存并释放电荷,在并联电路中:当电容两端有高电位时,它可以储存电荷,使电源两端电压不能突高.当电容两端有低电位时,它就释放电荷,使电源两端电压不能突低.它有冲放电的特性.能隔直流通交流.一般都是滤波用的,用电容两端的电压不能突变的原理,就是为了减少电压的波动.整流电路中常见起烟来自爱问知识人2007-06-15 23:57评论充电时如同短路，放电时如同0内阻！zchy4610来自爱问知识人2007-06-17 21:03评论