如何計(jì)算隔直電容大???
輸入信號(hào)為40-200Hz
設(shè)電路工作的頻率是f0,那電容此時(shí)的容抗為1/W0*C 。
隔直電容,顧名思義,交流是需要等效為短路,直流是可視為開路,起到 隔直 的作用。這就對(duì)電容的電容值有要求。一般電容的截止頻率 fc 為1/5 fo,這樣電路工作在 fo 是 電容的容抗便足夠的小,可以滿足 前面的要求了。
那就有 C 》=1/(2 * pi * fc *R ),其中pi為3.14 ,R為交流等效電路電阻,為R1//R3//R6//R7.
我的理解是這樣的,不知道對(duì)不對(duì),請(qǐng)大家指點(diǎn)!
總體說來越大越好,計(jì)算時(shí)電容的阻抗(1/(jw*c))越小越好,一般到取c使結(jié)果為幾十就行了
同意樓上的理解,選較大的電容可以減小交流阻抗
考慮電容值增大后,實(shí)際選型的問題,包括電容類型,不同類電容的特性變化,容值等
如何確定隔直電容的值
發(fā)覺很多人對(duì)于隔直電容的選擇都沒有一個(gè)精確嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆椒?,比較籠統(tǒng),在這里發(fā)表發(fā)表我的看法,歡迎大家交流。個(gè)人理解,歡迎拍磚。
在自諧振頻率處,電容的容抗最??;低于自諧振頻率,電容工作在容性狀態(tài);高于自諧振頻率,電容工作在感性狀態(tài)。
因此,工程中,如何精確地確定隔值電容的值,可以采用這個(gè)準(zhǔn)則:
【電容自諧振頻率略大于信號(hào)頻率】(或者【在自諧振頻率大于信號(hào)頻率的電容中,選擇容值最大的那個(gè)】)O(∩_∩)O好像有點(diǎn)繞口~
不同容值的電容,其自諧振頻率不同。以muRata GRM155系列電容為例,1pF、10pF、100pF、1000pF、10nF電容的自諧振頻率分別為7054MHz、2240MHz、678.6MHz、245MHz、77.35MHz,容值越高,其自諧振頻率越低。(籠統(tǒng)地講:大電容通低頻,小電容通高頻)
隔直電容分析
在不少電路中都看到過有使用隔直電容,例如在音頻輸入輸出端一般都會(huì)加上隔直電容,例如在交流小信號(hào)放大器前后級(jí)耦合,也會(huì)使用到隔直電容,那么,到底什么是隔直電容呢?其原理是什么呢?該如何具體分析呢?
對(duì)于隔直電容的理解,小編僅限于隔直通交,具體的原理呢,不是很清楚,大概原因就是電容兩端電壓不能突變吧。帶著這些問題,小編查閱了隔直電容相關(guān)的資料,總結(jié)了一下自己的理解。
小編在此之前,在Multisim中畫了這樣一個(gè)電路,希望對(duì)隔直電容有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí),電路圖如下所示:
信號(hào)源輸出信號(hào)幅度為:1V
輸出信號(hào)頻率分別選取:0.2Hz,10Hz,20Hz
要解釋這個(gè)問題就要從電容入手了,首先,電容兩端電壓為什么不能突變,這個(gè)問題還是值得探討一下的:
電容兩端的電壓差Uab取決于極板上所存儲(chǔ)的電荷量:Uab=Q/C,對(duì)于特定的電容,C是固定量,所以只要Q不發(fā)生變化,那么電容兩端電壓必然不會(huì)變化,電壓的變化,必然是Q變化的結(jié)果,也就是說沒有電荷轉(zhuǎn)移,就沒有Q的改變,也就沒有Uab的改變。(其實(shí),這也一定程度上解釋了交流電路中,電容電壓滯后于電流的原因)
然后,我們回到本文最初的Multisim仿真,由于電容兩端是開路的,無法形成電流回路,那么必然不會(huì)產(chǎn)生電荷轉(zhuǎn)移,那么電容兩端的電壓也就不會(huì)改變了,那么單端電壓被動(dòng)變化后,另一端就會(huì)跟隨著無差別變化了,因此出現(xiàn)了困惑小編的仿真結(jié)果。
最初的問題解釋清楚了,但是電容隔直通交的作用在這里失效了嗎?對(duì)于基本接近直流的0.2Hz信號(hào),也能通過?這個(gè)隔直電容和可通過交流信號(hào)頻率的關(guān)系是怎么樣的呢?
問題出現(xiàn)了,從示波器上觀察,如下圖所示,對(duì)于所有頻率信號(hào)電容兩端的電壓是同步等電壓的,這是為什么呢?隔直電容作用失效了!
“所謂隔直電路的本質(zhì)是截止頻率比較低的一階RC高通濾波器”
聽完這句話,有種恍然大明白的感覺,原來隔直的不只是電容的功勞,而是RC高通濾波器,還有一個(gè)默默無聞的電阻呢!
且看仿真結(jié)果:
可以看到,當(dāng)信號(hào)頻率為5Hz時(shí),輸出信號(hào)有了明顯的衰減。另外,隔直電容的定量分析也就迎刃而解了:高通濾波器的截止頻率為?=1/(2*pi*RC)。根據(jù)此關(guān)系和具體信號(hào)頻率就可以確定具體選取的電容容量值了。
然后我們?cè)倩氐降谝粋€(gè)問題,不同于電荷轉(zhuǎn)移的解釋,還有另外一種解釋方法:
由圖8所示根據(jù)高通濾波器特性,可以得到Point2輸出電壓:Ui(s)*RCs/(1+RCs),然后再令R趨于無窮大就可以得到圖4、5、6的電容輸出電壓了。因?yàn)楫?dāng)R趨于無窮大時(shí),截止頻率?=1/(2*pi*RC)趨近于零,任何信號(hào)無阻礙通過。
另外,小編這里還有一個(gè)電路,且看:
回到第一個(gè)問題,把電路做一下修改
該電路中的隔直電容沒有配電阻???經(jīng)典設(shè)計(jì),肯定不會(huì)錯(cuò)的啊,剛才的解釋完全無用嘛!
不要著急,解釋肯定是不會(huì)錯(cuò)的,那么電阻從何而來呢,這就是來自負(fù)載的輸入阻抗了,隔直電容結(jié)合負(fù)載的輸入阻抗,組成完整的RC高通濾波器,信號(hào)通過電容,加到負(fù)載上。定量分析依然利用上面所述,這也就引出了所謂的阻抗匹配問題
總結(jié)一下:
1.隔直電容不是獨(dú)立存在的,而是和R構(gòu)成一階RC高通濾波器,共同完成隔直通交的功能
2.隔直電容的容值選取根據(jù)?=1/(2*pi*RC)確定。