电阻电容是电路中常见的两种元件它们在电路中起到了重要的作用。本文将从基本原理、功能特点和应用领域等方面个绍电阻和电容的作用。
电阻的作用
电阻是电路中基本的元件之一,它的主要作用是限制电流的流动。当电流通过电阻时,会产生电阻的电压降,从而抵消电源的电压,使电流得到限制。电阳的大小可以通过欧姆定律来描述,它与电流成正比,与电压成反比。
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在储能电路中,Q值越大,意味着损耗越小;在选频电路中,Q值越大,意味着滤除其他频带信号的能力越强,所以Q值越大越好;但在电源或信号线路中,Q值越大,通频带内特性曲线越陡峭,越容易引发振铃等现象,信号通过这种回路后容易发生失真,所以Q值小较好。
1)电阻应用要点
在高速电路设计中,对于电阻的应用,有四个关注点:
电阻的阻值;
电阻的尺寸;
电阻的额定频率;
电阻的精度。
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电容的选型及应用
1)高速电路设计中电容的作用
电荷缓冲池:电源的负载是动态的,即高速运行的器件的电流和功耗是不断变化的。电容的本质是储存电荷和释放电荷,当外界环境变化时,电容中的电荷能被迅速积累或释放。有公式:
其中,
表示电容两端电压的变化量,
表示电容两端电荷的变化量,
为电容的容值。当外部环境的变化驱动器件的工作电压增加或减少时,电容能通过积累或者释放电荷吸收这种变化,即将器件工作电压的变化转变为电容中电荷的变化,从而保持器件工作电压的稳定。因此,电容可以作为电荷缓冲池,以使高速运行器件的工作电压保持稳定。
高频噪声的重要泄放通路:在高速电路中,无时无刻都存在状态的转变,由此会在电路中产生大量的噪声等干扰。在电源传输路径上,需要将这些干扰泄放到相对稳定的地平面上,以免影响器件的工作。
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常用电容及应用
常用的电容有陶瓷电容、钽电容和铝电解电容,以及OSCON电容。其中,只有陶瓷电容是非极性电容,其他三种均是极性电容。
陶瓷电容:以陶瓷作为介质,在陶瓷的两面喷涂金属作为极板构成的,其优势是体积小、价格低、稳定性好,但容量小。
钜电容使用金属钜作为介质,基千钽的固态特质,具有温度特性好、ESL 值小、高频滤波性能好、体积小、节省PCB 面积、容值较大等特点。因此钜电容一般被应用在需要大容量电容滤波的场合,如为CPU 等高耗能器件滤波。钜电容的缺点是耐电压和耐电流的能力较弱。一般要求钜电容的工作电压相对额定电压降额50% 以上。
铝电解电容使用电解液作为介质,外壳的铝制圆筒作为负极,内部插入一块金属板作为正极。铝电容容量大、耐压高,但温度稳定性差、精度差、高频滤波性能差,仅适用于低频滤波。
OSCON 电容外形酷似铝电解电容,其优点在千, OSCON 电容ESR 较小、温度稳定性相对铝电解电容较好、价格相对钜电容较低。缺点在于对绝大多数OSCON 电容而言,引脚都是插装形式,并且体积比较大。
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陶瓷电容体积小、价格低、稳定性好,但容量小。适用于高频滤波;
钽电容温度稳定性好、ESL 值小、高频滤波性能好、体积小、能节省PCB 面积、并且容值较大,但耐冲击电压和冲击电流的能力较弱;
铝电解电容容量大、耐压高,但温度稳定性差、精度差、高频滤波性能差,仅适用于低频滤波;