一文读懂之电容知识全知道

传感器技术 2019-03-10 07:00

文 | 传感器技术



电容相信大家都不陌生,就算没有见过也听过,在现在的生活中,电容是必不可少的元件之一,大到线路,小到一个小小的电子主板,特别是单相电机的启动,都无不需要电容。所谓电容,就是容纳和释放电荷的电子元器件。电荷在电场中会受力而移动,当导体之间有了介质,则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上;造成电荷的累积储存,最常见的例子就是两片平行金属板。



在两个正对的平行金属板中间夹上一层绝缘物质(电介质),就构成了最简单的电容器,叫平行板电容器.两个金属板叫电容器的极板。任意两个彼此绝缘又相隔很近的导体,都可以看成是一个电容器。


电容的工作原理


电容的原理也很简单,比如家里的自来水管,供水端经过长途跋涉,水量免不了会时大时小。若是直接供给用户使用,就会感觉到出水时大时小。而通常自来水公司每隔一段距离就会建一个水塔。这个水塔的作用就是储水,能将不稳定的水源,稳定地送到每家每户。


这个水塔就对应电子学里面的电容,电容的作用是储能,可将不稳定的电能,变成稳定的电能后传送给电路。理想的电容本身并不消耗电能量,它吸收多少能量就会放出多少电能量。当输入的电压波动时,电容才会产生电流,因为会进行充电或放电,当电压稳定时,就不会产生电流,称之为“隔直流通交流”。


电容器的充电


把电容器的两个极板和电池的正负极相连,两个极板就分别带上了等量的异种电荷,这个过程叫充电,充电过程中电路中有短暂的充电电流。



充了电的电容,两极板间就有电场,电势差U,从电源获得的电能储存在电场中,这种能量叫电场能。电容器有储存电荷和电场能的本领。


电容器的放电


把充电后的电容器两极板接通,两极板上的电荷中和,电容器不再带电,这个过程叫放电,并有短暂的放电电流。



放电后,两极板就不再有电场和电势差,电场能转化为其它形式的能。


电容器的主要作用


1、耦合:

用在耦合电路中的电容称为耦合电容,在阻容耦合放大器和其他电容耦合电路中大量使用这种电容电路,起隔直流通交流作用。


2、滤波:

用在滤波电路中的电容器称为滤波电容,在电源滤波和各种滤波器电路中使用这种电容电路,滤波电容将一定频段内的信号从总信号中去除。


3、退耦:

用在退耦电路中的电容器称为退耦电容,在多级放大器的直流电压供给电路中使用这种电容电路,退耦电容消除每级放大器之间的有害低频交连。


4、高频消振:

用在高频消振电路中的电容称为高频消振电容,在音频负反馈放大器中,为了消振可能出现的高频自激,采用这种电容电路,以消除放大器可能出现的高频啸叫。


5、谐振:

用在LC谐振电路中的电容器称为谐振电容,LC并联和串联谐振电路中都需这种电容电路。


6、旁路:

用在旁路电路中的电容器称为旁路电容,电路中如果需要从信号中去掉某一频段的信号,可以使用旁路电容电路,根据所去掉信号频率不同,有全频域(所有交流信号)旁路电容电路和高频旁路电容电路。


7、中和:

用在中和电路中的电容器称为中和电容。在收音机高频和中频放大器,电视机高频放大器中,采用这种中和电容电路,以消除自激。


8、定时:

用在定时电路中的电容器称为定时电容。在需要通过电容充电、放电进行时间控制的电路中使用定时电容电路,电容起控制时间常数大小的作用。


9、积分:

用在积分电路中的电容器称为积分电容。在电势场扫描的同步分离电路中,采用这种积分电容电路,可以从场复合同步信号中取出场同步信号。


10、微分:

用在微分电路中的电容器称为微分电容。在触发器电路中为了得到尖顶触发信号,采用这种微分电容电路,以从各类(主要是矩形脉冲)信号中得到尖顶脉冲触发信号。


11、补偿:

用在补偿电路中的电容器称为补偿电容,在卡座的低音补偿电路中,使用这种低频补偿电容电路,以提升放音信号中的低频信号,此外,还有高频补偿电容电路。


12、自举:

用在自举电路中的电容器称为自举电容,常用的OTL功率放大器输出级电路采用这种自举电容电路,以通过正反馈的方式少量提升信号的正半周幅度。


13、分频:

在分频电路中的电容器称为分频电容,在音箱的扬声器分频电路中,使用分频电容电路,以使高频扬声器工作在高频段,中频扬声器工作在中频段,低频扬声器工作在低频段。


电容器主要参数的标注方法


直标法

电解电容器或体积较大的无极性电容器:标称容量、额定电压及允许偏差。


体积较小的无极性电容器:标称容量、额定电压及允许偏差。


容量单位:微法(μF)、納法(nF)、皮法(pF)


如:1p2表示1.2 pF;1n表示1 000 pF;10n表示0.01 μF;2μ2表示 2.2 μF。


数码标注法

数码标注法一般为三位数码表示电容器的容量,单位pF 。其中前两位数码为电容量的有效数字,第三位为倍乘数,但第三位倍乘数是9时表示×10 -1。


如: 

101   表示:10 ×101 = 100 pF

102   表示:10 ×102 = 1 000 pF

103   表示:10 ×103 = 0. 01μF

104   表示:10 ×104 = 0.1μF

223   表示:10 ×103 = 0. 022μF

474   表示:10 ×104 = 0. 47μF

159   表示:10 ×10–1 = 1. 5 pF


色标法

色标法:在电容器上标注色环或色点来表示电容量及允许偏差。


四环色标法:第一、二环表示有效数值,第三环表示倍乘数, 第四环表示允许偏差(普通电容器)。


五环色标法:第一、二、三环表示有效数值,第四环表示倍乘数, 第五环表示允许偏差(精密电容器)。


如:

棕、黑、橙、金   表示其电容量为 0.01 μF,允许偏差为±5%

棕、黑、黑、红、棕   表示其电容量为 0.01 μF,允许偏差为±1%


电容器的分类及作用


瓷介电容器(CC)



结构:用陶瓷材料作介质,在陶瓷表面涂覆一层金属(银)薄膜,再经高温烧结后作为电极而成。瓷介电容器又分 1 类电介质(NPO、CCG);2 类电介质(X7R、2X1)和 3 类电介质(Y5V、2F4)瓷介电容器。


用途:主要应用于高频电路中。


涤纶电容器(CL)



结构:涤纶电容器,是用有极性聚脂薄膜为介质制成的具有正温度系数(即温度升高时,电容量变大)的无极性电容。


用途: 一般应用于中、低频电路中。


常用的型号有CL11、CL21等系列。


聚苯乙烯电容器(CB)



结构:有箔式和金属化式两种类型。


用途: 一般应用于中、高频电路中。


常用的型号有CB10、CB11(非密封箔式)、CB14~16(精密型)、CB24、CB25(非密封型金属化)、CB80(高压型)、 CB40 (密封型金属化)等系列。


聚丙烯电容器(CBB)



结构:用无极性聚丙烯薄膜为介质制成的一种负温度系数无极性电容。有非密封式(常用有色树脂漆封装)和密封式(用金属或塑料外壳封装)两种类型。


用途: 一般应用于中、低频电子电路或作为电动机的启动电容。


常用的箔式聚丙烯电容:CBB10、CBB11、CBB60、 CBB61 等;金属化式聚丙烯电容: CBB20、CBB21、CBB401 等系列。


独石电容器



结构:独石电容器是用钛酸钡为主的陶瓷材料烧结制成的多层叠片状超小型电容器。


用途:广泛应用于谐振、旁路、耦合、滤波等。


常用的有CT4 (低频) 、CT42(低频);CC4(高频)、CC42(高频)等系列。


云母电容器(CY)



结构:云母电容器是采用云母作为介质,在云母表面喷一层金属膜(银)作为电极,按需要的容量叠片后经浸渍压塑在胶木壳(或陶瓷、塑料外壳)内构成。


用途:一般在高频电路中作信号耦合、旁路、调谐等使用。


常用的有CY、CYZ、CYRX等系列。


纸介电容器(CZ)



结构:纸介电容器是用较薄的电容器专用纸作为介质,用铝箔或铅箔作为电极,经卷饶成型、浸渍后封装而成。


缺点:体积大、容量精度低、损耗大、稳定性较差。


常见有CZ11、CZ30、CZ31、CZ32、CZ40、CZ80等系列。


金属化纸介电容器(CJ)



结构:金属化纸介电容器采用真空蒸发技术,在涂有漆膜的纸上再蒸镀一层金属膜作为电极而成。


优点:与普通纸介电容相比,体积小,容量大,击穿后能自愈能力强。


常见有CJ10、CJ11等系列。


铝电解电容器(CD)



结构:有极性铝电解电容器是将附有氧化膜的铝箔(正极)和浸有电解液的衬垫纸,与阴极(负极)箔叠片一起卷绕而成。外型封装有管式、立式。并在铝壳外有蓝色或黑色塑料套。


用途:通常在直流电源电路或中、低频电路中起滤波、退耦、信号耦合及时间常数设定、隔直流等作用。


钽电解电容器(CA)



结构:有两种形式:1. 箔式钽电解电容器,内部采用卷绕芯子,负极为液体电解质,介质为氧化钽。型号有 CA30、CA31、CA35、CAk35等系列。 2. 钽粉烧结式,阳极(正极)用颗粒很细的钽粉压块后烧结而成。封装形式有多种。


型号有CA40 、CA41、CA42、CA42H、CA49、CA70(无极性)等系列。


云母微调电容器(CY)



结构:云母微调电容器由定片和动片构成,定片为固定金属片,其表面贴有一层云母薄片作为介质,动片为具有弹性的铜片或铝片,通过调节动片上的螺钉调节动片与定片之间的距离,来改变电容量。云母微调电容器有单微调和双微调之分。


用途:应用于晶体管收音机、电子仪器、电子设备中。


瓷介微调电容器(CC)



结构:瓷介微调电容器是用陶瓷作为介质。在动片(瓷片)与定片(瓷片)上均镀有半圆形的银层,通过旋转动片改变两银片之间的相对位置,即可改变电容量的大小。


用途:应用于晶体管收音机、电子仪器、电子设备中。


薄膜微调电容器



结构: 薄膜微调电容器是用有机塑料薄膜作为介质,即在动片与定片(动、定片均为半圆形金属片)之间加上有机塑料薄膜,调节动片上的螺钉,使动片旋转,即可改变容量。


薄膜微调电容器一般分为双微调和四微调。有的密封双连或密封四连可变电容器上自带薄膜微调电容器,将微调电容器安装在外壳顶部,使用和调整就更方便了。


空气可变电容器(CB)



结构: 电极由两组金属片组成。一组为定片,一组为动片,动片与定片之间以空气作为介质。当转动动片使之全部旋进定片时,其电容量最大,反之,将动片全部旋出定片时,电容量最小。


空气可变电容器有单连和双连之分。


薄膜可变电容器



结构:薄膜可变电容器是在其动片与定片之间加上塑料薄膜作为介质,外壳为透明或半透明塑料封装,因此也称密封单连或密封双连和密封四连可变电容器。


用途:单连主要用在简易收音机或电子仪器中;双连用在晶体管收音机和电子仪器、电子设备中;四连常用在AF/FM多波段收音机。


传感器技术 制造业的未来是智能化,智能化的基础就是传感器; 互联网的方向是物联网,物联网的基石也是传感器; 关注传感器技术,获得技术资讯、产品应用、市场机会,掌握最黑科技,为中国工业导航。
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