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电容虽小却很复杂,你知道这些电容知识吗?

首先简单说一下电容的标称值;它是电容器上标注的该电容的各种参数,标准单位是F(法拉),常用的其它单位还有:毫法(mF)、微法(uF)、纳法(nF)、皮法(pF),由于单位F 的容量太大,所以人们平时看到的一般都是μF、nF、pF的单位.换算关系:1F=1000000μF,1μF=1000nF=1000000pF。 还有允许误差(表示标称容量与实际容量之差,再除以标称值所得的百分比。通常电容器的允许误差分别8个等级)。 耐压值,它指电容在电路中长期有效工作而不会被击穿所能承受的最大交直流电压。

电容的耐压值与制造时所用的介质材料有关。 值得注意的是电容在电路中实际承受的电压切不可超过其耐压值,否则电容器会被击穿损坏,甚至出现爆裂。在滤波电路中耐压值不可小于交流有效值的√2倍,此外使用电解电容时,尤其注意其正、负极不可接错。 不同电路中,应选用不同类型的电容器。
对于电源滤波和放大器中耦合、退耦电路,选用电解电容器。对于高频电路和高压电路,选用瓷介电容和云母电容器。
对于谐振电路,宜用云母电容、陶瓷电容器和有机薄膜电容器。对于隔直电路,最好选用涤纶电容、云母和陶瓷电容器。
对于谐振回路可选用空气电容、云母电容、高频陶瓷电容、小型密封可变电容器等。 一般都标注在电容器上。它有二种标识法,一种为直读标识,另一种为颜色标识法(黑o、棕1.、红2、橙3、黄4、绿5、蓝6、紫7、灰8、白9)。 
常用电容分为高频旁路电容、低频旁路电容、滤波电容、可变电容、高频耦合电容、低频耦合电容等等。 在要求不高的电路中,通常无需考虑电容器的允许误差。但对于振荡电路和延时电路,它就要考虑允许误差尽可能小于5%以下。对于低频耦合电路,其中的电容器允许误差则可稍大一些10~20%。 
若电路要求不高,则应尽量选用电解电容。对于电子板体积较小,可选用钽电解电容器。此外对于长时间积分电路,钽电解电容也是首选,因为它的漏电小。 对于电源滤波电路,可根据具体的电路要求来选择。例如,因为线性电源滤波的脉冲电流较小、频率较低,则它对电容器的要求较低,因此可采用电解电容器与非电解电容器并联方式;其中电解电容的作用是滤除低频交流信号,非电解电容器的作用则是滤除高频交流信号。在50HZ、常温条件下,铝电解电容器的容量与输出电流的关系基本可以按照1000uF/1A来计算。对于温度范围较宽或者要求波纹系数较小的电路,电容量需成倍增大或直接改变电路的滤波原理(如LC滤波)。
对于线性电源的电容器耐压值,通常需要在设计阶段预留40%即可。对于外部电源电压波动较大的电路,需要根据最大电压值来考虑预留耐压值的范围。 而在开关电源中,由于电路中脉动电流较大,频率较高,这些电路中对电容器的要求较高。通常需要电容器的损耗角较小,可以通过并联多个电容器的方法来降低电容器的内阻,这样它可适应用于高频脉动电流较大的电路中,并且电容器的发热量在一定范围内可控,减小了因它发热而对电路中其它元件的影响。 
对于大规模高频、高速集成电路(如高速DSP求FPGA等芯片),它对其中的电容器要求较高,需要其电压在1~1.5V(允许波纹600mV以内),l/o电压在1.8~3.3V(允许波纹在360mv以内),并且采用几十个电源引脚。这就需要每个电源引脚以一个贴片高频电容器在靠近引脚处焊接,达到滤波的目的。 
再来简单说一下电阻。电阻的种类繁多,但其功能都一样。常用的电阻器有碳膜电阻器、金属膜电阻器、金属氧化膜电阻器、玻璃釉电阻器、合成碳膜电阻器、线绕电阻器、排电阻器等等。 电阻的标称值是指表面所标注的电阻值。

它是根据国家制定的标准系列来标注的,而不是生产者随意添加的。在电路设计时,电阻器阻值的选择必须在国家规定的范围之内。(常用的阻值系列分三类;E一24、E一12、E一6,其中E一24的允许误差为±5%,误差等级为I级,是这三个系列产品中最好的)。
打个比方吧,例如E一24系列中的2.7,它就包含了2.7Ω、27Ω、270Ω、2.7k、27K、270K……等。实际设计电子电路时,电阻值可以选择相近阻值的电阻器作为替代。 电阻器阻值标注通常冇直标表示法、文字符号话、色环标注法及数码标示法4种。 常用的色环所代表的数值(棕1、红2、橙3、黄4、绿5、蓝6、紫7、灰8、白9、黑0),其中色环标注有四色环和五色环。
对于初学电子工作者来说,这是小菜一碟,无需多说。 电阻器由于生产水平与工艺的差异,电阻器的实际阻值与标称阻值之间不可避免存在一定的误差,这种误差称为电阻器的允许误差。国家规定了误差等级有三个级。丨级误差为±5%,而对于精密电阻器其中误差则为±1%、±0.5%,允许误差越小,则电阻器的精度等级越高。 标称功率;它解释为,有电流流经电阻时,电阻器散发热量并产生消耗功率。而电阻一但发热,其阻值会发生微小变化,若电流过大,则电阻会严重发烫、烧焦甚至损坏。为了衡量电阻器的散热情况,人们引入了电阻器的耐热功率、额定功率、标称功率等概念。而额定功率是(P=丨×U P=丨² P=U²/R)。常见标称功率有1/16W、1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W、5W、10W、15W、25W等等。
在电子电路中对于小信号的电路中道常采用1/8W电阻器,在微电子产品中则常使用1/16w电阻器或贴片式电阻器。 实际选用电阻器时,也要根据该电阻器在电路中的作用等系列功能来留有一定的功率余量,即电阻的标称功率应大于它在电路中实际功率2倍以上。例如,实际功率为1/4w,则应选择1/2W的电阻器。实际功率为2W,则应选用5w电阻器。这样可避免电阻过热而引起的阻值变化或烧毁事故。另外电阻器温度低也有利于减小相应的热噪声。 还要正确的选择电阻器的极限电压。极限电压是每个电阻器都具有的参数,若实际电路电压超出了电阻的极限电压值,即便满足功率要求,电阻仍然会被电压击穿而损坏。下面公式为电阻器的计算公式U=√PR。 还要根据电路特点来选用电阻器。例如在高频电路中(电视机、DVD机激光头电路、调频收音机等)宜选用RJ型金属膜电阻或RJ10型精密金属膜电阻。 在要求稳定较高的电路(如功率放大器、偏置电路、取样电路等)中,应选用温度系数小的电阻(如金属氧化膜电阻、碳膜电阻等)。 还要根据电路中工作频率来选择。高频电路要求电阻的分布参数越小越好,即电阻的分布电感应尽量可能小一些。低频电路工证频率较小,它对电阻的分布参数要求不高,可供它选择的电阻器范围较大。 根据电路的温度稳定性要求来选择。例如,在退耦电路中,电阻的阻值变化对电路的影响不大。而在稳压电路中,电阻阻值的任何细微变化都会引起输出电压的波动。
还要根据电阻嚣安装位或工作环境温度条件来合理选择电阻器。这二个条件在本人的实际工作中太重要了,由于公司有严格的技术保密制度,我只能提示一下,不宜作细节性的描写,要不然我在头条赚一次性打火机的钱,丢掉饭碗因小失大。
顺便再说一下电感器。电感器的主要参数有

①电感量与允许误差。电感量的大小取决于线圈的匝数、绕制方式以及磁芯的材料等因素。即线圈匝数越多,绕制线圈的集中程度越大,则电感量越大。线圈中有磁芯的比没有磁芯的线圈的电感量大,磁芯磁导率大则电感量大,线圈的面积越大,则电感量越大。 电感量的单位是H(亨利),常用的单位还有毫亨(mH)和微亨(uH。)。在电路中所用电感量的大小是根据线圈在电路中的用途来决定。例如在短波谐振电路中,其电感线圈的电感量仅为几微亨,而中波谐振中要几百微亨,而在电源整流滤波电路中电感量要求要达到1~30亨。它的允许误差也是根据它在电路中的任务来定的,要求越高的电路,它的允许误差必然要小。
②品质因数。它表明电感器质量的一个参数,用字母Q表示,Q值的大小表明电感器损耗的大小。Q值越高功率损耗越小。
③标称电流(工作时通过电感器的额定电流)。它正常工作时,不超过它额定电流时都能长期工作,若通过它的工作电流大于额定电流时,则它会因发热而改变其原有参数,严重时甚至会被烧毁电感器。 
④分布电容。线圈的匝与匝之间存在电容,线圈与地之间和线圈与屏蔽盒之间也存在电容,这些电容称为分布电容。这些分布电容在直流和低频条件下,制约导线本身的电阻不会太大,其对电路工作影响不大。若花高频电路中则不然,它会引起工作在某一频率时电路,容抗感抗在数值上达到相等时,出现谐振现象。 电感器标注法有直标法和色标法两种。读法与电阻、电容一样,这里就不多说了。

信息来源:宗盛源

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