电容选用及公式计算_图文
电容选用及公式计算
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电容（或称电容量）是表征电容器容纳电荷本领的物理量。我们把电容器的两极板间的电势差增加1伏所需的电量，叫做电容器的电容。电容器从物理学上讲，它是一种静态电荷存储介质（就像一只水桶一样，你可以把电荷充存进去，在没有放电回路的情况下，刨除介质漏电自放电效应/电解电容比较明显，可能电荷会永久存在，这是它的特征），它的用途较广，它是电子、电力领域中不可缺少的电子元件。主要用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、隔直流等电路中。
电容的符号是C。
C=εS/d=εS/4πkd(真空)=Q/U
在国际单位制里，电容的单位是法拉，简称法，符号是F，常用的电容单位有毫法(mF)、微法(μF)、纳法(nF)和皮法(pF)(皮法又称微微法)等，换算关系是：
1法拉(F)= 1000毫法(mF)=1000000微法(μF)
1微法(μF)= 1000纳法(nF)= 1000000皮法(pF)。
电容与电池容量的关系：
1伏安时=25法拉=3600焦耳
1法拉=144焦耳
相关公式
一个电容器，如果带1库的电量时两级间的电势差是1伏，这个电容器的电容就是1法，即：C=Q/U 但电容的大小不是由Q（带电量）或U（电压）决定的，即：C=εS/4πkd 。其中，ε是一个常数，S为电容极板的正对面积，d为电容极板的距离， k则是静电力常量。常见的平行板电容器，电容为C=εS/d.（ε为极板间介质的介电常数，S为极板面积，d为极板间的距离。）
定义式：C=Q/U
电容器的电势能计算公式：E=CU^2/2=QU/2=Q^2/2C
多电容器并联计算公式：C=C1+C2+C3+…+Cn
多电容器串联计算公式：1/C=1/C1+1/C2+…+1/Cn
三电容器串联：C=(C1*C2*C3)/(C1*C2+C2*C3+C1*C3)
旁路、退耦、耦合电容的选取
高手和前辈们总是告诉我们这样的经验法则：“在电路板的电源接入端放置一个1～10μF 的电容，滤除低频噪声；在电路板上的电源与地线之间放置一个0.01～0.1μF 的电容，滤除高频噪声。”在书店里能够得到的大多数的高速PCB 设计、高速数字电路设计的经典教程中也不厌其烦的引用该首选法则（老外俗称Rule of Thumb）。但是为什么要这样使用呢？各位看官，如果你是电路设计高手，你可以去干点别的更重要的事情了，因为以下的内容仅是针对我等入门级甚至是门外级菜鸟。
做电路的人都知道需要在芯片附近放一些小电容，至于放多大？放多少？怎么放？将该问题讲清楚的文章很多，只是比较零散的分布于一些前辈的大作中。鄙人试着采用拾人牙慧的方法将几个问题放在一起讨论，希望能加深对该问题的理解；如果很不幸，这些对你的学习和工作正好稍有帮助，那我不胜荣幸的屁颠屁颠的了。（以上有些话欠砍，在此申明以上不是我所写）
什么是旁路？
旁路（Bypass），在电路中为了改变某条支路的频率特性，使得它在某些频段内存在适当的阻值，而在另一些频段内则处于近似短路的状态，于是便产生了旁路电容的概念。旁路电容之所以为旁路电容，是因为它旁边还存在着一条主路，
而并不是某些电容天生就是用来做旁路电容的，也就是说什
么种类的电容都可以用来做旁路电容，关键在于电容容值的
大小合适与否。旁路电容并不是电解电容或是陶瓷电容的专
利。之所以低频电路中多数旁路电容都采用电解电容原因在
于陶瓷电容容值难以达到所需要的大小。
使用旁路电容的目的就是使旁路电容针对特定频率以上
的信号相对于主路来说是短路的。如图形式：要求旁路电容需要取值的大小；
已知：1、旁路电容要将流经电阻R 的频率高于f 的交流信号近似短路。求旁路电容的大小?
Ic Ir
解：旁路电容C 的目的就是在频率f 以上将原本流经R 的绝大多数电流短路；也即频率为f 时，容抗远小于电阻值；
12R f C    12C f R
当f=1khz，R=1k 时，C 应该远大于0.16uf。因此取47uf 已近很足够了，当然再大一点也不为过，100uf 都还算能接受，电容适当增大可以使得旁路更充分，而且在给定频率以上支路的品质因数更低，也就使得整个支路表现出来的容性更弱，支路对信号相位的影响更小，笔者认为旁路电容的值在上述计算值的100到1000倍都可以接受。不过如果要是大于上式计算出的值的5000倍就不太好了。不过再大也不会得到多少回报，甚至有可能带来不好的后果，因为实际的电容永远都不是一个纯粹的电容。电容越大带来的其分布电感也将更显著。
什么是耦合？
耦合，有联系的意思。单元电路级联时，中间如果采用的是电容来传递信号，能量通过电容从前级传至后级，则此电容即耦合电容，作为耦合电容就应当使得两级的直流信号无法串通，只有交流信号得以通过，正因为如此使得静态的设置不相互影响，那么耦合电容该如何设定呢？
已知：如图，Rs 表征了前级的输出电阻，R
表征了后级的输入电阻，级间传递的信号频率
在f 以上求C 的大小。
解：要求信号尽可能多的传到R 则C 的容
抗应当远小于R 即：
1122R C f C f R
如果R=5000，需要传输的信号频率为1000hz以上，则C=0.032uf
因此3.2uf便可以了，当然适当大点会更好啊，一般的电路输入电阻求起来不是一下两下的是，因而笔者建议将输入电阻取个大概的较小的值然后估算出电容的值，稍微大一点，不会有问题。
由上式可知C的大小不受Rs的影响。那么Rs到底影响了什么呢？当Rs较大时，R便相对更小，前级信号传递到后级的电压值更小，也就是Rs太大，或是R太小，那么增加电容的值（即加深级间耦合的程度）也无法挽回大局，电压信号还是会降低很多。
什么是退耦？
退耦（Decouple），最早用于多级电路中，为保证前后级间传递信号而不互相影响各级静态工作点的而
采取的措施。在电源中退耦表示，当芯片内部进行开关动作或输出发生变化时，需要瞬时从电源线上抽取较大电流，该瞬时的大电流可能导致电源线上电压的降低，从而引起对自身和其他器件的干扰。为了减少这种干扰，需要在芯片附近设置一个储电的“小水池”以提供这种瞬时的大电流能力。
在电源电路中，旁路和退耦都
是为了减少电源噪声。旁路主要是
为了减少电源上的噪声对器件本身
的干扰（自我保护）；退耦是为了
减少器件产生的噪声对电源的干扰
（家丑不外扬）。有人说退耦是针对低频、旁路是针对高频，我认为这样说是不准确的，高速芯片内部开关操作可能高达上GHz，由此引起对电源线的干扰明显已经不属于低频的范围，为此目的的退耦电容同样需要有很好的高频特性。本文并不刻意区分退耦和旁路，认为都是为了滤除噪声，而不管该噪声的来源。
退耦电路的形式当然不只上面图示的那样，退耦电路就一个作用就是稳定电源的电压，使电源电压不发生动摇，如果电源电压都动摇了，那么整个电路的静态都在摇，势必使得输出的信号不理想。退耦，顾名思义就是减退耦合，使得电源与后级，后级的级与级之间没有交流信号的串扰，如此而已，而之所以用两个电容只是为了达到优势互补，达到较好的隔交流的作用。
印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时．操作它们时均会产生较大火花放电，必须采
用RC吸收电路来吸收放电电流。一般R取1~2kΩ，C取2.2~4.7μF
一般的10PF左右的电容用来滤除高频的干扰信号,0.1UF左右的用来滤除低频的纹波干扰，还
可以起到稳压的作用
滤波电容具体选择什么容值要取决于你PCB上主要的工作频率和可能对系统造成影响的谐波
频率，可以查一下相关厂商的电容资料或者参考厂商提供的资料库软件，根据具体的需要
选择。至于个数就不一定了，看你的具体需要了，多加一两个也挺好的，暂时没用的可以
先不贴，根据实际的调试情况再选择容值。如果你PCB上主要工作频率比较低的话，加两个
电容就可以了，一个虑除纹波，一个虑除高频信号。如果会出现比较大的瞬时电流，建议
再加一个比较大的钽电容。
其实滤波应该也包含两个方面，也就是各位所说的大容值和小容值的，就是去耦和旁路。
原理我就不说了，实用点的，一般数字电路去耦0.1uF即可，用于10M以下；20M以上用1到
10个uF，去除高频噪声好些，大概按C=1/f  。旁路一般就比较的小了，一般根据谐振频率
一般为0.1或0.01uF
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