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电子设计中电容的选择

2019年11月07日 10:11

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电容是电子设计电路中必不可少的基本电子元器件,电容的左右有滤波、去耦、储能、谐振、RC充放电延时等,根据作用不同,电容的选型方法也不同。一般电容在应用时对电容值要求没有那么精确,除非在串并联谐振电路中。根据不同的作用和大家分享一下电容如何选型。

在电子设计芯片的电源输入端一般都会加一颗贴片电容,比如单片机的电源输入端、运放的电源输入端等,电容的个数与电源的通道数一致。一般这个电容选用0.1uF的。如下图所示是AT24C02电源引脚所接的电容。

单片机或者是通信芯片等需要用到晶振的芯片,在设计无源晶振电路时,用两个电容和晶振构成震荡起振电路为芯片提供时钟频率。一般这个电容的选择范围为(15-30)pF,有的芯片会在数据手册上写明不同晶振下该选用多大的电容。

电容具有储能作用,通过设计不同的串联电阻,可以改变电容的充放电速度,也就起到了延时作用。延时时间是由RC的乘积来决定的,比如RC电路用在555电路中,RC电路用作单片机的上电复位等。计算公式为:

T=RC*Ln[(V1-V0)/V1-Vt],其中V0为初始电压;V1为目标电压;Vt为T时电容上的电压。

在串并联谐振电路中,需要用到电容,这时候对电容的值要求比较准确,需要根据谐振频率f、电感L的值来确定。以串联谐振为例,计算公式为:f=1/(2π√(LC))。

以上电容在选型时,需要注意电容的耐压值,一般选择电容的耐压值比电容两端的最高电压高至少30%,以防电容被高压所击坏。

电容在电路中的应用非常广泛,选择电容的方法不是一成不变的,需要根据电路功能来具体确定选择电容的方法。

电子设计

比如5V电源上滤波用的电容和通信线上的滤波电容的选择标准是不一样的。

比如电路板上的电源——5V等上面都会加电容进行滤波,这里加电容的目的是使电源更加稳定。

芯片的VCC和GND之间都会放滤波电容,并且靠近芯片,我自己一般会放一颗104的电容,有时候还会加一个电解电容,如10uF左右。

一般的通信是通过高低电平的数字信号进行交流,为了防止被干扰,收发信号在电路上会加RC滤波电路,如下图所示。

这里的电容就不能太大,RC时间常数需要根据脉冲宽度的大小来进行选择,如下图是1ms的周期,50%占空比的信号,RC时间常数为0.02ms。

RC滤波电路前后的对比

如果电容变为原来的10倍,即RC时间常数为0.2ms,RC电路的输出信号变成了三角波,峰值电压都达不到最大电压,这时就可能通讯连接不上了。

总上所述,容量的选择要根据具体电路具体分析,它的根本我认为是“电容两端电压不能突变”


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