无源滤波元器件-电容的介绍和深入认识

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无源滤波元器件－电容的介绍和深入认识

（仅供内部使用）

分析：

白世松

邓勇威 王德永 卢海炤 林健明 日期：2003-03-12 拟制：

邓勇威 日期：2003-03-31 审核： 景焕强 利冠华 唐小军

吴刚开 向光恒

张坤（SI 研究部） 日期：yyyy-mm-dd

批准：

白世松 日期：yyyy-mm-dd

华为技术有限公司

版权所有 侵权必究

无源滤波元器件－电容的介绍和深入认识

关键词：钽电容、铝电容、陶瓷电容、滤波、ESR、ESL、可靠性

摘要：无源滤波元器件中，电容是一个很重要的基本元器件，但应用中由于对电容的认识不深，存在一些不正确的使用而造成问题。本文主要针对我司常用的三类电容（铝电容、钽电容和陶瓷电容），从电容结构、制造工艺入手，结合滤波模型关注的参数性能进行深入的剖析，最后引出如何正确可靠应用电容。结构上采取每类电容一大章，每一章三小节分析：第一小节简单介绍电容的结构和生产加工工艺流程；第二小节为电容主要性能参数的变化特点，涉及到如何应用等方面；第三小节介绍电容使用中的物理可靠性问题需要关注的地方。同时附录还对三类电容在参数、特性及应用上做了深入的比较。

缩略语清单：

缩略语英文全名中文解释

Switching

Noise 同步开关噪声

SSN Simultaneous

MLCC Multiple Layer Ceramic Capacitor 叠层陶瓷片状电容

Factor 损耗因子

DF Dissipation

ESR Equivalent Series Resistor 等效串联电阻

前言：对于器件自身产生的SSN噪声（同步开关噪声），主要是利用电容的对交流信号呈现低阻的特性来”滤除”的（噪声是不能被滤除掉的，只是被低阻导至地平面，使电源和地平面处于同一电位），即根据目标阻抗的概念，通过在电源两端并联各种规格的电容，从而实现在器件端往电源两端看，电源内阻在要求频段范围内低于目标阻抗[32 ]；而要滤除电源自身（如开关电源噪声）或外界耦合过来的噪声，单纯的电容低阻滤波并不能很好的达到目的（因为单纯的并联电容只是一个简单的单极点滤波器）[18]，这时就要考虑其他手段，如串上电感或磁珠等对噪音呈现阻挡特性的器件，如PI滤波、EMI滤波电路，或使用有源滤波电路（如运放或后级线性电压调整器电路）等。不管采用什么样的实现手段，电容作为一个基本元素，只有对它的阻抗频率特性有深入的了解认识，才是设计好电源滤波电路的第一步。

限于篇幅，本文介绍的电容主要基于目前公司已有编码、单板电源电路应用较多的器件：电解电容（插装液态铝箔电解电容/贴片固体钽电解电容）、陶瓷电容（MLCC）。对于其他电容如薄膜电容或其它结构的电容，如插装钽电解电容等，则不作介绍，在描述上，为了方便起见，除非特别指明，铝电容指我司的通用插装铝箔电解电容；钽电容指常规贴片固体钽电解电容；陶瓷电容指叠层陶瓷片状电容(MLCC)。

1铝电解电容

除了少数的固体铝电解电容外，通常所说的铝电容是在高纯铝箔经过电化学扩面刻蚀和阳极氧

化形成电介质绝缘层后制成的液体电解质电容器，其绝缘介质厚度为几百埃到几千埃（埃-

10

10?m），

是目前大量应用电容中容量和工作电压做得最高的极性电容器。一般认为铝电容的可靠性不高，如低温性能不好、ESR较大、不适合于中高频场合、容易干涸造成使用寿命有限、难以片状化、插装引脚积累灰尘带静电并造成短路等等，但随着工艺水平的提高，在某些特定应用场合下，使用铝电解电容在性能上可以满足要求，而且成本和可靠性方面上还要优于其它电容，如在承受大的上电冲击电流的低阻抗电路中，铝电容比钽电容要可靠。

下面分3个小节介绍：第一小节简单介绍铝电容的结构和生产加工工艺流程；第二小节为铝电容主要性能参数的变化特点，涉及到如何应用等方面；第三小节介绍铝电容使用中的物理可靠性问题需要关注的地方。这里的铝电容指的是通用插装铝箔液态电解电容，关于滤波性能更为优越的贴片固体铝电解电容应用建议，请参考《贴片铝电容替代钽电容可行性分析报告》。

1.1铝电解电容的结构和主要加工环节

通常所指的铝电容都是指由一个铝箔卷绕结构的芯子，浸渍了液态电解质（注意区分电介质和电解质），引出两个端极并包封在密封金属外壳里。从外观上看，芯子与纸介电容器的芯子类似，

但其结构不同，它由一个阳极箔，浸透电解质的分隔纸和阴极箔层叠卷成，箔通常是高纯度的铝箔，为了增加与电解质接触的表面积，在光滑的铝箔表面上用腐蚀方法刻蚀了许多微小的条状沟道。表面看来容量似乎是由两个箔极之间决定的，实际上容量是由阳极箔与电解质之间来决定的，正极平面层是阳极箔；电介质是阳极箔表面上绝缘的铝氧化膜；真正的负极平面应是导电的液态电解质，而阴极箔仅仅是起到连接电解质和端头引线的作用。图1-1为一个铝电容的典型结构图：

图1-1：铝电容的典型结构图

下面简单介绍一下铝电容生产的主要加工环节：

a）刻蚀

阳极和阴极箔通常为高纯度的薄铝箔（0.02～0.1mm厚），为了增加容量，需要增大箔的有效表面积，利用腐蚀的办法对与电解质接触的铝箔表面进行刻蚀（成千上万微小条状）。对于低压电容，表面面积可以通过刻蚀增大100倍，对高压则一般为20～25倍，即高压电容比低压电容的腐蚀系数要小，这是由于高压的氧化膜较厚，部分掩盖了腐蚀后的微观起伏，降低了有效表面积的缘故。

b）形成

阳极箔表面附着电容的电介质，这个电介质是一层薄薄的铝氧化物（Al2O3），它是通过电化学方法在阳极箔表面通过“形成Forming”的工艺过程生成。氧化铝的厚度与形成电压有关（1.4～1.5nm/V），通常形成电压与工作电压有一个比例系数，铝电容的比例系数较小，为1.2～2（固体钽电容为3～5），因此，如果有一个450V额定电压的铝电容，若比例系数为1.4，则形成电压为450×1.4＝600V，这样其氧化膜的厚度大概为1.5nm×600 = 900nm，这个厚度不到人头发直径的百分之一。形成工艺减小了箔的有效表面积。因为微带状沟道会被氧化物覆盖，沟道刻蚀类型可以通过选择箔和刻蚀过程来调整。这样，低压阳极有精细的沟道类型和薄的氧化物，而高压阳极有粗糙的沟道类型和厚的氧化膜，阴极箔不用进行形成，所以它还保持大的表面面积和深度刻蚀样貌。

c）切片

铝箔以一卷成40～50cm宽的条状，在经过刻蚀和形成工艺后，再根据最终电容高度规格要求切成所需的宽度。

d）芯包卷绕

铝箔切片后，在卷绕机上按一层隔离纸、阳极箔、另一层隔离纸、阴极箔合成并卷绕成柱状芯子结构，并在外面在卷上一个带状的压敏条来防止芯子散开。分隔纸作为阳极箔和阴极箔之间的衬垫层，既可以用以防止两电极箔接触而短路，同时作为吸附和蓄存液态工作电解质的载体。

在芯包卷绕前或卷绕过程中，铝垫引出片铆接到两个电极箔上，以方便后面引出到电容的端极。最好的铆接方法是采用微处理器控制定位的冷压焊接，以保证这过程中芯子的寄生电感小于2nH，较古老的铆接方法是通过穿透铝箔，折叠起来的方式，冷压焊接降低了短路失效的可能性，而且在高纹波电流应用下有较好的特性，而旧的铆接方式在充放电应用场合下常会使个别连接点断裂失效。

e）连接引出端

铝垫引出片的扩展就是电容的引出端极。对于轴向引线结构的电容，阴极垫在密封前与金属外壳焊接在一起。

f）注入液态电解质

在芯子里注满了工作电解液让分隔纸充分吸收并渗透至毛细的刻蚀管道中。注入过程是将芯子浸渍在电解液中并进行加热（或不加热）的真空－强压循环处理，对于小容量电容，仅仅只是浸渍吸收就可以。电解液由不同化学成分混合而成，根据不同的电压和应用环境温度范围，其组成成分也不同。水在电解液成分中占据一个主要角色，它增加了电解液可导性从而减小了电容的ESR，但同时降低了沸点影响了在高温下的性能，降低了贮藏时间。当漏电流流过，水分子分解成氢气和氧气，氧气在漏电流处与阳极箔金属生成新的氧化膜（自愈），氢气则通过电容的橡胶塞逸出。因此为了维持氧化膜的自愈特性，是需要有一定比例成分的水。

g）密封

电容芯子密封在金属外壳罐里，大多数金属外壳为铝。为了释放产生的氢气，并不是绝对的密封，当内外压力差值超过某一值时，氢气可单向透过橡胶逸出，消除爆破的危险。总的来说，封得太密，会导致过强的压力，太松，则会使电解液挥发干涸失效。

h）老化

老化是电容生产的最后一步，在这个过程中，会施加一个大于额定电压但小于形成电压的直流电压，一般会在电容的额定温度下进行（也可能在其它温度甚至室温下），这个过程可以修复氧化膜的缺陷，老化是筛选早期失效的电容的一个很好手段，低的初始漏电流是有效老化的一个标志。

1.2 影响滤波效果的模型参数特点认识

由于寄生参数和电容材料结构自身因素，实际电容器的等效电路可以用下面图1-2的RLC 串联图来表示：

图1-2：电容等效电路图及铝电解电容典型阻抗幅度特性

对于铝电容的阻抗频率幅度曲线，在低频由C ω1确定，由于电解电容容量可以做得比较大，因此铝电容广泛应用于低频滤波场合；在数十千赫到数百千赫下，则由ESR 确定，由于铝电解电容的ESR 较大，其阻抗频率幅度特性曲线一般为U 形，而不像瓷片电容由于ESR 小，在谐振频率点处会有一个明显的下尖而呈现的V 形；而在兆赫下，由L ?ω确定，普通的铝电容其ESL 是较大的，这大大限制了在高频下的应用。因此ESR 值较高和ESL 较大限制了铝电解电容在高频场合下的应用。

下面针对铝电容等效电路里的各项参数（C 、ESR 和ESL ）来分析频率阻抗特性，从而了解其在电源滤波电路中的应用。（关于铝电容的阻抗频率特性测试，请参考附件[31]）

1.2.1 电容量

容量是选择应用电容首要考虑的第一个因素。目前，铝电解电容的电容量范围业界可做到0.1uF ～3F （公司编码的范围为：0.47uF ～6.8mF ），工作电压从5V ～500V 。电容每一量级一般分6个数值：1.0、1.5、2.2、3.3、4.7、6.8 。 应用于滤波场合时，从阻抗角度看（C 1Z ω＝），电容容量越大，阻抗越小，因此容量越大滤波效果越好；但由于电容的非理想性，其自身构造带来的寄生参数限制（见上图），使得应用频率一般不应超过自身谐振频率点；谐振频率点LC 21

f π＝，不仅与ESL 有关，还与电容C 有关，从铝电

容的ESL 和C 的分布范围，可以推算谐振频率从11kHz （Lmax ＝30nH ；Cmax ＝6.8mF ）到2.5MHz （Lmin ＝10nH ；Cmin ＝0.47uF ），实际上从上面的阻抗幅度频率特性图看到，由于铝电容的ESR 比较大，呈现“U “型特性，这样并不能很好的定位那一点是谐振频率，实际应用时，这一平坦的区域同样有助于滤波（当然前提是小于目标阻抗），因此完全按照谐振频率点来进行限制是不妥当的；谐振点可作为一个参考，实际应用的截止频率肯定要比该点高（一般不超过几百kHz ，由ESR/ESL 和目标阻抗共同决定）。滤波应用时，小容量铝电容（<10uF 电容）不具有优势，寄生参数大，而且容量小，在高温时寿命短，主要还是大容量的电解电容应用于低频的滤波场合。

电容量随着温度变化而变化：通常，从25℃到高温极限，容量增加不超过10%；对于－40℃极限的电容，在－40℃时，低压电容的容量会下降20％，高压电容则下降有40％之多；在－20℃到－40℃温度区间时，容量下降最快；对于－55℃极限的电容，在－40℃时，下降通常不超过10％；在－55℃时，不超过20％。

由于ESR 、ESL 寄生参数影响，铝电容的电容量随着频率的升高而减小。

1.2.2 ESR值

通用铝电解电容，其ESR 值一般在几十毫欧～2.5 欧(100kHz/25℃）。从业界资料上了解到通用铝电解电容的ESR 范围在10m ?～10Ω。对于Low ESR 铝电解电容，其ESR 值在手册中有给出，一般几十m ?（100kHz/20℃）。

下面分析一下铝电容内部结构参数及与ESR 的关系，ESR 值由三个部分所组成，即：

1） 氧化膜介质损耗所代表的等效串联电阻（r 介）

2 ) 电解质所代表的等效串联电阻（r 解）

3） 板极欧姆电阻、导电层的欧姆电阻，以及其间的接触电阻（r 金 ）

ESR ＝r 介＋r 解＋r 金＝C tg ωδ

，这里的δtg ，即电容器的损耗角正切值或损耗因子(Dissipation

Factor)DF ，定义为DF ＝δtg ＝ESR C ??ω。 电解电容用于脉动电路时，衡量其交流特性的参数指标用电容量及δtg ，有时则用阻抗和ESR ，一般来说，厂家喜欢用δtg 指标，因为其便于考核产品的质量；而对于应用来说，ESR 则更为容易理解。如果工艺上不出差错而且工作频率较低时，r 金是可以忽略掉的（当工作频率较高时，出现趋肤效应，这时r 金影响就较大）；另外，氧化膜介质的介δtg 值在电解电容器的工作频率范围内，可近似地认为是一个常值，与频率无关，所以最后可以简化为δtg =介δtg ＋解r C ??ω。

r 解又叫做浸渍纸电阻，指以易浸润的分隔纸（衬垫纸）或其它多孔性纤维材料浸透了工作电解

液后的电阻，有时也称为衬垫物电阻，r 解＝

d ??ρ?，?－衬垫材料的渗透系数，与其多孔性结构有关；ρ－电解液的电阻率（cm ?Ω）；d －衬垫材料的厚度（cm ）；A －阳极箔的外观几何尺寸表面积（非衬垫材料的2

cm ）；A 乘以2是因为箔的两面均起作用。减小ρ可以减小r 解，但不能过分追求减小ρ，因为ρ太小会带来可靠性问题；而且ρ随温度增加而减小，在高温下如85℃时，这时差别也不大。

a ） 电容容值和额定电压值：

一般ESR 与容值和额定电压成反比，如相同额定电压，容量越大，ESR 越小；相同容量，额定电压越高，ESR 越小。这主要是通过r 解与A 的成反比关系来确定的，当容量增大、额定电压增高时，相应的铝箔尺寸面积也要增大，所以r 解减小，由此可以理解相同系列，相同耐压，同一尺寸，同一

量级范围内的电容其ESR 差别是不大的（因为A 变化不大）。

b ） 尺寸大小： 在同一尺寸面积下，ESR 与铝箔尺寸呈线性关系(Ω/inch),铝箔越长（即直径越大），ESR 越大；铝箔越宽（即电容越高），ESR 越小。这主要是通过对r 介的影响导致的。一般径向的铝电解电容给出的规格尺寸是以H D ×Φ的方式表示，其中D 表示铝箔卷起后的直径，也就表示了其长度；H 为电容的高度，即铝箔的宽度。对于轴向电解电容，也是以H D ×Φ的方式表示，但要根据其内部引出线的方式来决定。

图1-3：铝电容的铝箔尺寸

c ） 频率和温度：

ESR 值在低频段时随着f 的增大而减小，并最终趋于一个较稳定的值；ESR 值随着温度的变化而变化，一般从25℃到高温极限，ESR 会下降大约35％～50％；而从25℃到低温极限，ESR 会增大10到100倍。从图1-4可以形象的看到ESR 随频率和温度变化而变化的趋势和比例。

图1-4：铝电容的ESR 随温度和频率变化

使用液体电解质（或凝胶电解质）r 解与温度的关系是显而易见的（电解液的电阻率ρ随温度变化）；而由前面δtg =

介δtg ＋解r C ??ω及δtg ＝ESR C ??ω，也可以知道ESR=解介＋r C tg ωδ,而介δtg 值在转折频率点以下可近似地认为是一个常值，所以在低频段时，频率增大ESR 减小，到转折频率点后，ESR 就趋向于一个稳定的值；该转折频率点与容量成反比，一般在10kHz 以下。由于大容量铝电解电容的转折频率点低，所以其ESR 随频率变化的特性不明显，特性曲线较为平坦。 ESR 由于联系到电容的结构和工艺，实际上就是考查了形成铝箔的质量、电解液配方的合适度、刺

铆引出条的位置和铆接质量，以及减少电容器芯子的自感的措施是否适当等生产措施。随之也就相应引出了合适的脉动电路用的纹波电流和工作频率上限范围。厂家主要通过δtg 来考察其ESR 指标。ESR 的应用影响主要是纹波电流流过产生的损耗发热及压降影响（纹波电压），见下面可靠应用关注点分析。

1.2.3 ESL值

铝电解电容的寄生串联电感值ESL ，其值较为稳定，并不随频率和温度变化，对于通用铝电解电容，ESL 不会超过100nH ,如SMT 封装，其值在2nH~8nH 范围内；径向插装:10nH~30nH ;螺旋式（screw-terminal ）：20nH~50nH ;而轴向插装的结构，其值则可以达到200nH 。

一般，铝电解电容的ESL 有三个部分组成：

1）芯子的电感，主要指极箔的电感，包括接触用引出箔的电感和多个芯子间的内部连接线的电感；

2）引出线的电感，可以用)1(2L 4???D l In l ＝或按照20nH/inch （1 inch ＝2.54cm ）来粗略估算电容引线的电感；

3）金属外壳的电感，如外壳与芯子的引出端不连接，则外壳对电容器的电感根本无影响；但如利用金属外壳作为其引出端之一并接地时，将会使电感量加大，我司使用的轴向电解电容220uF/100V(08010338),其外壳与负引出端相连接到地上去，其电感量相对就较大。

此外，由于电容连接到PCB 板上，必要时也需要考虑电容在板上布局的好坏带来的走线电感（相对与其自身电感要小得多）。通常，若插装电解电容两个引线不是直接连接到电源平面上，而是通过走线过去的话，我们需要考虑这走线的电感，一般按10nH/inch 来计算。 PCB 走线（两层板）的电感可以用d o p L ??l μ＝ ，uo ＝π4 nH/cm 来计算。

当铝电解电容应用于脉冲高频电路时，这时就要考虑ESL 的影响：

a ） 作为使用频率上限范围限制的参考：

一般认为，当频率高于电容的自身谐振频率点时（LC 21

f π＝），寄生电感ESL 的感抗大于容抗，

电容已不能看作是一个电容使用，因此ESL 和电容容值决定了其使用的频率上限，由于铝电解电容的容值和ESL 均较大，自身谐振频率点都较低，因此限制了其在高频场合的使用。从阻抗角度看，该上限由所需目标阻抗和ESR/.ESL 来共同决定，一般为几百kHz 。（ESR 较大，并不等效于扩宽了使用范围，主要还是由目标阻抗决定。如果ESR 小，但是目标阻抗不需要提供太小阻抗，使用频率范围同样较大，不过在不同频率效果有所差别而已，但仍然符合要求）。

b ） ESL 值大，ESR 也较大：

为了获得较大的电容量，相应地必须增加阳极箔的使用面积。按一般的卷绕式结构，金属箔的

电感将随阳极箔的面积增大而增大（如箔的宽度不变，A 增大，l 必大，L 也增大，金属箔电阻也增大）。在所有结构中，卷绕式结构电感量最大，ESR 最大；而叠箔式特殊结构，不仅L 最小，ESR 也最小。

1.3 可靠应用关注点

铝电解电容的可靠应用主要是关注温度，因为铝电容的电解质为液态，芯子发热将导致电解液挥发，长期下去最终干涸失效。

铝电容内部芯子的温升主要是由于ESR 、Rp 电阻的损耗发热导致（有些资料将Rp 变换看成是ESR 的一部分），相对来说，Rp 的损耗远小于ESR 的损耗，因此可忽略Rp 而主要考虑ESR 的影响。当电容应用在脉冲交流电路中时，如工频的整流平滑滤波、开关电源输入输出滤波等，纹波电流流经ESR 产生的损耗发热将严重影响了器件的使用寿命，因为器件内部温度的上升，工作电解液蒸发量增加，使电容容量减小，δtg 增大，长期下去导致电容干涸失效。因此器件手册给出的纹波电流值实际是由ESR 决定的，ESR 大，必然允许纹波电流要小。

一般，电解液损失40％时，容量下降20％；损失90％，容量下降40％，此时，芯子已基本干涸，不能再使用了。从实际应用情况看，挥发干涸只是对在高温场合下运行的小体积（小容量，<10uF ）铝电容（电解液少）有影响（在大于75℃的高温场合，应尽量少用小尺寸的铝电解电容），而对于一般的大容量铝电解电容，在大多数应用场合下，在10～20年的时间内都不会发生干涸失效（大多数应用场合指：纹波电流不超过额定值时，芯子温度不高过环境温度5℃；环境温度在45℃～55℃，此外仍需注意高温及纹波电流过大或ESR 过大造成内部芯子温升的情况）。

由于铝电容ESR 和ESL 都较大，在运用不当时，将会对电路功能可靠性造成影响，纹波电流流过ESR 和ESL 而产生大的纹波电压。此外，由于铝电容尺寸较大，在安装、运输过程中，需要注意不要碰、挤压、扎伤电容。

1.4 总结

z 铝电容的阻抗频率幅度曲线，在低频由C ω1确定，由于电解电容容量可以做得比较大，因此铝电容广泛应用于低频滤波场合；在数十千赫到数百千赫下，则由ESR 确定，由于铝电解电容的ESR 较大，其阻抗频率幅度特性曲线一般为U 形，而不像瓷片电容由于ESR 小，在谐振频率点处会有一个明显的下尖而呈现的V 形；而在兆赫下，由L ?ω确定，普通的铝电容其ESL 是较大的，这大大限制了在高频下的应用。因此ESR 值较高和ESL 较大限制了铝电解电容在高频场合下的应用。

z铝电解电容作为滤波使用时，其容量不宜选取较小，一方面容量过小，其高温下寿命较短；

另外，电解电容的大容量特性没有发挥出来；从与其他电容特性比较，注意温度、频率对电容容量的影响，以及所使用场合的工作电压、安装工艺要求等来选择，但作为滤波使用的话，其容量要求不严格，尽量要求大，这样可以减小ESR。由于ESL较大的限制以及容量上的考虑，铝电容的使用频率上限不可能很高，一般认为在200kHz以上就不宜使用了。目前大多数电源模块开关频率都在几百kHz以上，因此，铝电容不适宜用于高频开关电源的输出滤波使用。

z铝电容的可靠应用主要关注温度，但从实际应用情况看，挥发干涸只是对在高温场合下运行的小体积（小容量）铝电容（电解液少）有影响（在大于75℃的高温场合，应尽量少用小尺寸的铝电解电容），而对于一般的大容量铝电解电容，在大多数应用场合下（除了ESR。纹波电流过大造成温升过高，或环境温度过高），在10～20年的时间内都不会发生干涸失效。

2钽电解电容

钽电解电容是一种性能相当优越的电容，同样作为电解电容，可以实现较大容量的同时体积较小，易于加工为小型和片状元件，适应目前电子装联技术向自动化小型化的发展，因此得到广泛应用。但钽电容由于构造问题，比较容易在上电大电流冲击下失效；另外，对于边缘规格的钽电容，其可靠性从实际应用统计来看，是相对较差的，这些问题都需要在使用中加以注意。下面同样分3个小节介绍：第一小节简单介绍钽电解电容的结构和生产加工工艺流程；第二小节为钽电解电容主要性能参数的变化特点，涉及到如何应用等方面；第三小节为介绍钽电解电容使用中的可靠性需要关注的地方。由于实际应用的绝大多数均为钽粉烧结型的固体钽电容，这里则主要是介绍烧结型里面的贴片钽电容。

2.1钽电解电容的结构和主要加工环节

固体钽电容是通过将钽粉压制成型后，经高温真空烧结成一多孔的坚实芯块（圆柱形状），芯块经过阳极化处理在表面生成氧化膜，再被覆固体电解质，然后覆上一层石墨及铅锡涂层，最后用树脂包封成为固体钽电容。以下图2-1是一贴片固体钽电容的内部结构示意图：

图2-1 钽电容内部结构示意图

下面简单介绍一下贴片固体钽电容的加工工艺流程，一般有以下几个步骤：阳极基体设计－>成型烧结－>氧化膜形成－>被覆MnO2。

a）阳极基体的设计－钽粉的选取：

目前，贴片固体钽电容的阳极基体一般采用钽粉烧结而成，因此钽粉的的质量如何，将会直接影响钽电容的性能。一般需要关注钽粉的粒形、大小、配比、比表面积、比容、松装密度及纯度。采用高纯度的钽粉可用于制造工作电压高（如采用C系、D系或SHR型A系高纯钽粉）的钽电容或者可靠性高的钽电容，因为钽电容氧化膜质量的好坏，主要取决于钽粉杂质的多少，当钽中含有杂质时，它们都会成为阳极氧化膜中的疵点，影响漏电流的大小、闪火电压下降，电流集中流过杂质存在的部位时，伴有发热，致使杂质周围的Ta2O5膜晶化，致使钽电容寿命下降。采用高比容的钽粉，则减少了钽粉的用量，减小了体积，降低成本。钽粉颗粒越大，额定电压越高；钽粉颗粒越小，钽粉烧结后的海绵状表面积越大，电容容量越大。（钽粉颗粒的典型尺寸10um，为增大表面积选有珊瑚虫形状）；钽粉量的多少与形成电压和额定电压的比值有关（该比值一般为3.5～5）。钽粉的选择需要在电容量、额定电压及ESR之间均衡考虑。

阳极基体的尺寸一般为圆柱形，受外壳尺寸限制，直径一般是确定的，而基体长度与直径之比接近于2，最多不超过2.5。

图2-2：不同情况下钽粉的形态

b）成型烧结：

在钽粉挤压成型前加入适量的粘合剂（成型剂），使颗粒间及颗粒和成型模具的摩擦都大为减少，可以得到密度均匀而致密的压块，另外，在真空烧结后，粘合剂还可以提高块体的气孔率，对提高容量和降低损耗有明显作用。但近年来，随着小尺寸的要求及成型能力增强，已趋向于不加粘合剂。成型操作是在真空高温150℃几分钟内完成。若有粘合剂，则必须进行预烧，以挥发其中的粘合剂。在预烧或成型后（没有粘合剂），应立即进行真空烧结，否则钽粉表面活性下降易开裂，一般烧结温度为1500－2000℃，真空度不低于1.3×10-2Pa。烧结使各孤立的钽粉颗粒烧结在一起形成海绵状结构，提高机械强度及密度，同时多孔的海绵状结构提供大的内部表面积。因此，烧结时间过长或温度过高将导致电容容值变低。此后添加聚四氟乙烯垫圈隔离钽金属丝，以免在后序加工流程中与MnO2短路。真空环境有助于钽粉的提纯，使杂质挥发掉。

c）氧化膜形成：

与铝电容类似，钽电容的氧化膜也是通过电化学方法生成，即在形成电解液中，施加适当的正极电压及电流，使钽表面生成Ta2O5介质。介质厚度由施加电压控制；介质厚度与耐压性能有关。厚度与额定电压的对应关系为每20埃能够承受1V的电压。

要获得优质的氧化膜层，形成电解液（弱酸溶液）的选择很重要，因为它的闪火电压大小决定了钽电容额定电压的高低；它抑制晶化能力的强弱也是影响钽电容可靠与否的一个重要因素。相对铝电容的形成工艺，钽氧化膜形成工艺控制要更为严格，因为，钽氧化膜在形成过程中会发生晶化，形成电压、形成温度和升压电流密度这三个基本参数，对晶化都有直接和间接的影响。形成电压必须低于形成液的闪火电压，同时提高形成电压与额定电压的倍数有利于减小产品的漏电流及其分散性，这样一般固体钽电容的形成电压与额定电压比值为3～5，而电容额定电压越高，倍数愈小（受限于形成液的闪火电压），这也一方面说明高压钽电容的漏电流和分散性是比较大的。形成温度高，得到的氧化膜较好，但高温形成时易诱发晶化、降低形成液的闪火电压，使形成液水分蒸发量较快。低压形成时，可以不考虑闪火和晶化问题，一般为85±5℃或更高；形成电压高于150V时，要先在室温下进行形成，待电压升至形成电压后，再在适当高温下恒压形成。氧化膜的生长速度，取决于阳极化时的电流密度，密度高，速度快，但同时会使阳极反应产生的热量增加，促使晶化发生。

d）阴极成型：

阴极成型，在Ta2O5表面上被覆MnO2层作为电解质，需要进行Mn(NO3)2的热分解。将形成后在多孔体表面生成Ta2O5的阳极基体浸入Mn(NO3)2溶液中，浸透取出烘干，在水汽（湿式）或空气（干式）的高温气氛中分解制取电子电导型MnO2，以作为电容器的固体电解质层。湿式分解比干式分解优越很多，分解温度比干式的270℃要低，为210℃～250℃。同时生成的MnO2电阻率比干式得到的要低一个数量级，只有0.42Ωcm，干式为7.5Ωcm。还有湿式分解得到的MnO2在致密度、多孔性等多方面都比干式要优越，基本上目前的厂家工艺均用湿式热分解法。

但是Mn(NO3)2的热分解对阳极块的电性能影响很大。因为钽块和表面的Ta2O5的膨胀系数不同，受热产生拉伸应力导致原有的细微裂纹增大，造成漏电流大大增加。同时热分解还容易导致损耗角增大、MnO2进入氧化膜细微裂纹导致形成电压无法升高等。因此，为了修补热分解对氧化膜的破坏，需要进行中间再形成。

为弥补MnO2导电性能差的缺点，即MnO2与金属焊接不良，在阳极基体表面的MnO2层上还要涂上一层导电石墨层和银或铅锡合金之类的金属材料，然后接上外部电极，进行封装、老练。

2.2影响滤波效果的模型参数特点认识

与铝电解电容类似，钽电容的阻抗频率特性也呈现U形特性，但其ESR相对要小，且作为表贴封装的固有优点ESL比较小。同样，按照C、ESR和ESL三项参数来分析：

2.2.1电容量：

钽电容是目前大量供应电容中比容最大的品种，相同容量的体积可以做得比较小；但限于固体烧结型工艺结构和材料，其CV值（电容与电压乘积）做不大，容量和电压有一定范围，一般从0.1uF~1000uF（公司编码范围为1uF～220uF）；工作电压从2V~50V（公司为6.3V～50V）；典型的最大CV组合为22uF/50V(插件)或（33μF/35V）22uF/35V（表贴），而且从实际应用统计情况来看，处于这些边缘规格参数的电容，其相对可靠性要差很多。这些因素都限制了钽电容在高压大容量上的应用。

此外，容量的值随着频率的增大而减小，另外由于为固体MnO2电解质，所以一其容量温度特性较稳定，甚至低温至-200℃时，其容量才减小不过10%。在滤波应用时，温度对钽电容的性能影响可以忽略。

图2-3：钽电容容量 vs 温度

2.2.2 ESR值

从上一小节的工艺结构和加工环节介绍，可以看到，钽电容的ESR 组成与铝电容类似，同样可分为：ESR ＝r 介＋r 解＋r 金＝C tg ωδ

，对于漏电流电阻r L ，它在频率极低的情况才有一定的影响。

用损耗因数DF 来表示，即DF ＝δtg ＝ESR C ??ω=

介δtg ＋解r C ??ω（介δtg 是一个几乎于频

率无关的量），从损耗因数角度来看，如下面图2-4：

图2-4：损耗因数vs 频率

在极低频为漏电流代表的损耗，可通过阻抗转换公式换成串联的表示形式，其影响一般不考虑。在低频的区域，可以看到，氧化膜介质损耗D 3基本不变，反映到r 介上，即随着频率的增大，r 介减小，直到到达较高的频率，其影响已基本可忽略，而主要是r 解与r 金的影响。在低频的区域，主要是r 介，其随着频率的关系，如下面图2-5所示：

图2-5：ESR vs 频率

在室温情况下，r 介的值一般为500/Hz*uF~1500/Hz*uF ；另外，从温度上，r 介的温度特性比较稳定，一般从室温到125℃，其值会有2％的增加。

介δtg 变化量若大于2％，则可能反映了形成的氧化

膜质量很可能不合格。

在较高频率段时，r 介的值降到比r 解还要小时，这时主要是r 解主要影响ESR ；由于烧结块是个细长形的圆柱体（直径相对于长度比较小），当施加交流电压后，其电流按径向流动，其导电模型可视为一有无数微小的在氧化膜微孔内的、由电解质组成的微小电阻和由相应的氧化膜介质组成的无数微小的电容量构成，即由分布参数的RC 组成导电网络（实际PSPICE 对电解电容的模型也正是基于这样的结构），如下面图2-6:

图2-6：钽电容的模型

r 解的值就是这些分布参数电阻值的集成代表，它由有效电阻率ρ（ohm/cm ）来决定，而p 决定于多孔性、微孔的大小和形状、装填MnO 2的程度以及MnO 2电阻率。这与成型和热分解被覆MnO 2工艺均有关，一般成型压力应尽可能小，使烧结块密度相应小一些为好。

r 解由于与工艺和材料构造工艺有关，比较难于定量分析，不像r 介同容量的电容基本一样, r 解在不同电容规格差别很大。在滤波电路中，由于正是用于r 解所处的这一频率范围，因此，r 解 对我们应用的ESR 影响较大。MnO 2的电阻率随着温度上升而减小，温度升到85℃，ρ会减小大约一半；而温度降到-55℃，则为原来的2倍。由于与δtg 的变化相反，所以一定程度上抵消了变化幅度，总的来说，

钽电容的ESR温度特性比较好。r解从低频一直较稳定，但直到10kHz左右，有个转折点，随着频率增大而减小，如下面图2-7右:

图2-7：ESR vs 温度及r解 vs 频率

在工艺保证下，r金一般可不考虑，但到高频后，其值会由于趋肤效应而增大。下面图2-8为一个全频率范围内钽电容ESR的变化图：

图2-8：ESR vs 频率

贴片固体钽电容的ESR值相应要比铝电容小一些，其范围也是从几十毫欧到10 欧（100kHz）分布，具体的ESR值（100kHz）可以在相应的数据手册上找到（有些需要从85℃变换为常温25℃），另外，通过DF值也可以算得在100Hz下的ESR值是多少。

2.2.3ESL值

ESL于电容的封装尺寸及引线等有关，因此对于贴片固体钽电容，其ESL很小，一般为1～3nH。同样，ESL值较为稳定，不随频率、温度变化，电容量对ESL的影响也不太大，主要是封装尺寸的影响。下图为贴片固体钽电容各规格尺寸与贴片陶瓷电容的ESL对比：

2.3可靠应用关注点

钽电容有三种失效模式：电流型、电压型和发热型。

电流型失效常见于固体钽的异常漏电流巨大，一方面表明其氧化膜上的缺陷部分恶化，引起介质的漏导增大，最后导致介质短路，大多数情形下，自愈特性会修复这些疵点，但如处于充分电过于频繁的场合，这种介质瞬时击穿也会弄得不可收拾导致突然失效。因此，电压一定时，串联电阻可以显著减小失效。

电压型失效是指使用中的不当导致工作电压或浪涌电压突然过高，结果引起局部闪火，终致介质击穿；另外是长期经受高的工作电压，而氧化膜不可避免地存在着杂质或其它缺陷；当这些部位的场强较高，电流密度较大，导致局部高温点出现，从而留下了诱发热致晶化的隐患。在金属氧化物界面的某些点上，由于金属里含有杂质，也成了诱发场致晶化成核的因素，当温度升高时，便促进了晶核的形成和生长。因为晶体要达到一定大小后，才会使无定形氧化膜破裂，所以晶体生长的快慢是决定电容器寿命的一个因素，试验表明，使晶体生长到足以引起氧化膜破裂临界尺寸的时间是场强的指数函数。随着施加电压增加（即场强提高）和环境温度的提高（相应的缺陷部位温度更高），电容器的失效率也就增加，在晶体生长阶段，对电容器性能并没有显著影响，只在氧化膜破裂时，绝缘会完全丧失，导致突然失效。

发热型失效一般认为是由于产品的

δ

tg太大导致热不平衡，热量累积以致热破坏，但随着高频

化，趋肤效应，是另一种热失效模式。

对固体钽电容承受大的冲击电流对产品性能的影响研究中，例如应用在计算机电源里作为去耦元件以及开关电源的输出滤波元件时，所遇到的瞬时高频大电流的冲击，分析其失效原因发现MnO2层及银层部分，已破裂脱开钽块，由于局部热点的低阻和较差的热导接触，发生局部高温，最后造成介质的热击穿，按照传输线理论，电容器钽块可视为一RC组成单元，在高频时（例如脉冲的前沿部分），电流只在钽块表面通过，而未及内部，因此电量集中在表面，电流密度很大。未能均匀分布在钽块全部，所以表面成为电量集中区域，而主要集中在钽块的一小部分面积上，如钽块的上下肩部，一方面该处曲率很大，不利于导热和散热；另一方面，肩部的MnO2层较薄，电阻小，因此冲

击电流失效的击穿是源于发热，成为发热型失效的典型。

这几种失效模式最终都会造成钽电容短路烧毁，失效分析很难判断是那种类型导致。一般说来，钽电容在正常运行时（电压降额足够）是很少发生失效的，只有在上下电、电源波动及频繁充放电场合才有可能失效（即在脉冲电流冲击下），究其原因也是因为，钽电容的内部结构缺陷导致。因此，相对于铝电容关注工作温度因素，钽电容更为关注施加的工作电压大小和速率。

另外，在恒定温度下，选定某一种形成电解液，不管采用何种电流密度升压（影响氧化膜的厚度），所形成的氧化膜的结构基本不变，即ε（氧化膜介电常数）和α（形成常数nm/V ）为一常值，由d A

k C ??ε＝ 及氧化膜厚度d ＝Uf ×α （形成电压乘以形成常数）可以知道，形成电压与电容量的乘积αεA

k U C f ???＝ (uF.V)，在ε和α以及阳极表面面积A 不变时（可以认为封装一样时，其表面

面积有一最大值），CU f 为一常值，又由于形成电压与额定电压有一比值，因此，同一系列同一封装的不同规格电容，是有一个最大的CV 值。表贴Case D 的典型业界最大CV 组合为22uF ×35V ＝770uF.V ，在同规格同样阳极表面积下，超出这个规格就是比较边缘的产品，从实际应用情况来看，边缘规格产品的失效率相对较高，这与其工艺控制要求高有关。从器件厂家给出的标准规格、扩展规格及发展规格是可以做出那些产品属于边缘规格的判断。一般铝电容氧化膜的CU f 值为6～

8.5uF.V/cm2 ;钽电容氧化膜的CU f 值为11～13uF.V/cm2。

2.4 总结

z 钽电容的ESR 相对要比铝电容要小，但其优势为作为表贴元件，安装方便以及ESL 较小，这也使得其应用频率较铝电容要宽。从钽电容的ESL 和C 的分布范围，可以推算谐振频率从0.9MHz （Lmax ＝3nH ；Cmax ＝1mF ）到5MHz （Lmin ＝1nH ；Cmin ＝1uF ），但从阻抗频率特性曲线看，由于ESR 也是相对较大，因此也是呈现“U ”型，这使得其应用频率范围进一步扩宽（在满足目标阻抗的条件下），最高可以达到10到几十MHz 。

z 相对于铝电容关注工作温度因素，钽电容更为关注施加的工作电压大小和变化速率。

z 滤波应用时，温度对钽电容的性能影响可以忽略。

3 瓷片电容

瓷片电容已经成为主流、通用的电容，尤其是SMT 片状类型，由于成本低，显得特别有吸引力。随着介质层的变薄以及多层结构，现在瓷片电容已经可以做到额定电压小于10v ，容量达到几百uF 的大电容。独石电容器是瓷介电容器的一个变种，把印刷好电极的瓷介薄片交替叠合烧结成整体，

然后剪成小块引出电极而制成。它相当于多个小瓷介电容并联，因此体积小，在计算机系统、手持无线电仪器中代替瓷介电容使用很方便。我国以前不能生产瓷介独石电容，近年来通过引进已可以自己生产，由于工艺比瓷介电容稍复杂，因此成本稍高，可靠性稍差。国外有时在体积要求不严格时也使用独石电容，我们可考虑用普通瓷介电容代替之。

3.1瓷片电容的结构和主要加工环节

如下面图3-1的瓷片电容的结构，内电极导体一般为Ag或AgPd，陶瓷介质一般为BaTiO3，多层陶瓷结构通过高温烧结而成。器件端头镀层（外电极）一般为烧结Ag/AgPd，然后制备一层Ni阻挡层(以阻挡内部Ag/AgPd材料，防止其和外部Sn发生反应)，再在Ni层上制备Sn或SnPb层用以焊接。近年来，也出现了端头使用Cu的MLCC产品。

图3-1：陶瓷电容的结构图

下面简单介绍一下陶瓷电容的主要加工环节：

a）备料成型：原料经过煅烧、粉碎与混和后，达到一定的颗粒细度，原则上颗粒越细越好。

然后根据电容器结构形状，进行陶瓷介质坯件成型；

b）烧成：对瓷坯进行高温处理，是其成为具有高机械强度、优良电气性能的瓷体。烧成温度一般在1300℃以上。高温保持时间过短，固相反应不完全彻底，影响整个坯体结构，

造成电性能恶化，是所谓“生烧”；高温保持时间过长，使坯体起泡变形以及晶粒变大，

同样恶化电性能，造成“过烧”；

c）然后是电极制造，引线焊接，涂覆，包封；

3.2影响滤波效果的模型参数特点认识

瓷片电容的阻抗频率特性呈现V形特性，其ESR非常小，另外它电容量特性与其介质构成有很大关系。同样，按照C、ESR和ESL三项参数来分析：

无源带通滤波器

无源带通滤波器 无源带通滤波器电路，有源带通滤波器电路图1．根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同，滤波器可分为低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）、和带阻滤波器（BEF）四种。图4-1分别为四种滤波器的实际幅频特性的示意图。滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络，它允许某些频率（通常是某个频率范围）的信号通过，而其它频率的信号幅值均要受到衰减或抑制。这些网络可以由RLC元件或RC元 无源带通滤波器电路，有源带通滤波器电路图 1．根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同，滤波器可分为低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）、和带阻滤波器（BEF）四种。图4-1 分别为四种滤波器的实际幅频特性的示意图。滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络，它允许某些频率（通常是某个频率范围）的信号通过，而其它频率的信号幅值均要受到衰减或抑制。这些网络可以由RLC 元件或RC 元件构成的无源滤波器，也可由RC 元件和有源器件构成的有源滤波器。 图4-1 四种滤波器的幅频特性 2．四种滤波器的传递函数和实验模拟电路如图4-2 所示：(a)无源低通滤波器(b)有源低通滤波器 (c) 无源高通滤波器 (d)有源高通滤波器 (e)无源带通滤波器 (f)有源带通滤波器 (g)无源带阻滤波器 (h)有源带阻滤波器

图4-2 四种滤波器的实验电路 3．滤波器的网络函数H（jω），又称为正弦传递函数，它可用下式表示

式中A(ω)为滤波器的幅频特性，θ(ω)为滤波器的相频特性。它们均可通过实验的方法来测量。

【精品】深入探讨电容的种类和作用43235

深入探讨电容的种类和作用 你知道显卡为什么会花屏吗？ 没错，你肯定听说过“主板爆浆”，或者你还在对商家唾沫横飞的“专业分析”深信不疑？但您知道“爆浆”为什么会发生,而爆浆产生的环境、条件、原理又是如何？ 你可能也被主板或显卡花屏所困惑，你知道罪魁祸首很可能是那个最不起眼的电容吗? 当睡在你上铺的兄弟告诉你“铝电容就是比电解电容好，OSCON电容比铝电容好”，而你为此对他丰富的硬件知识佩服不已的时候，你是否会怀疑,这句话其实相当于：“摩托罗拉手机就是比GSM的手机好"——因为OSCON电容其实是铝电容的一种，而铝电容又是电解电容的一种。虽然这很可笑，但是你听不出来，因为你不像了解手机那样了解电容. 当你告诉他铝电容其实就是电解电容的一种，甚至他推崇有加的钽电容其实也是他最看不上的“电解电容"的一种的时候，您一定能让你上铺那位兄弟感到尴尬。但真理是越辨越明,你有丰富的知识，那他只能选择沉默.而事实并不仅仅如此，当你看完本文后,能被你搞沉默的人绝对不止上铺那位兄弟,也许还包括那些试图玩点猫腻的奸商—-在中国能做到这点就很NB了。

因为我们相信你并不是那种仅仅满足于用半瓶子醋的DIY知识骗几个MM和菜鸟的“DIY玩家”，所以我们很真诚地邀请您阅读这篇有史以来IT媒体中最专业的关于电容的文章。 请相信，我们不是在忽悠. 在开始之前我们还是先向大家介绍一下本文的行文格式。为了方便大家阅读，本文由PCPOP编辑-—小地，和业内资深的硬件专业人士-—华巨先生以对话的形式进行.本文的主体内容均由华巨先生提供. 小地：OK，华巨先生，先向我们介绍一下，什么是电容? 电容是最基本的电子元器件

2-电解电容认识

电解电容 电解电容器的工作电压为4V 、6.3V 、10V 、16V 、25V 、35V 、50V 、63V 、80V 、100V 、160V 、200V 、300V 、400V 、450V 、500V ，工作温度为-55°~+155℃（4~500V ）、，特点是容量大、体积大、有极性，一般用于直流电路中作滤波、整流。目前最常用的电解电容器有铝电解电容器和钽电解电容器。 标称电容量和允许偏差 标称电容量是标志在电容器上的电容量。 电容器的基本单位是法拉（F ），但是，这个单位太大，在实地标注中 其它单位关系如下： 1F=1000mF 1mF=1000μF 1μF=1000nF 1n=1000pF 电容器实际电容量与标称电容量的偏差称误差，在允许的偏差范围称精度。 精度等级与允许误差对应关系：00（01）-±1%、0（02）-±2%、Ⅰ-±5%、Ⅱ-±10%、Ⅲ-±20%、Ⅳ-（+20%-10%）、Ⅴ-（+50%-20%）、Ⅵ-（+50%-30%） 用字母表示：D ——005级——±0.5%；F ——01级——±1%；G ——02级——±2%；J ——I 级——±5%；K ——II 级——±10%；M ——III 级——±20%。 一般电容器常用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级，电解电容器用Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级，根据用途选取 在最低环境温度和额定环境温度下可连续加在电容器的最高直流电压有效值，一般直接标注在电容器外壳上，如果工作电压超过电容器的耐压，电容器击穿，造成不可修复的永久损坏。 直流电压加在电容上，并产生漏电电流，两者之比称为绝缘电阻 普通贴片铝电解电容，阴极采用的材料是电解液，这是个也是我们见得最多使用最广泛的电容 它的特点：第一，贴片电容和底板是用锡焊死，电容底部和底板紧紧贴死，完全负极

电容器深入解析

电容器深入解析（一）：电容器的构造 '、前言 现代电子电路（无论数字或模拟）均可以分解为四大组成元素：电阻器、电容器、电感器、PN结（二极管和三极管）。或许有些朋友会感到惊讶和质疑，密布各种元器件的板卡以及高集成度的CPU竟然能够被分为这么简单的四件东西？事实无容置疑，CPU主要由晶体三极管（晶体管）构成，而晶体三极管的主 要元素为PN结。而板卡上的各种芯片和元件也无一例外由这四大元素构成，甚至连导线我们也可以将其看作是一个阻值极低的电阻器。可以说，当今芯片和板卡的设计根本其实就是对这四大元素的调配和应用， 只要了解了这四大元素就了解了现代电子电路。 在这四大元素中，电脑用户最为关注、讨论最多的就是电容器（Capacitor）。各大电脑硬件论坛中， 关于电容器的讨论数不胜数，各类观点也是层岀不穷。其中虽不乏真知灼见，但也产生了一些误区并发生了大范围传播，影响了人们对一些产品的正确评估。因此，笔者特别进行了大量研究及咨询，尽可能使用通俗易懂的语言向各位深入浅岀的讲述电容器，让大家走岀现存的误区，更全面认知电容器。 本文将会分为两部分：1.电容器的构造；2.电容器的功用与性能指标。在第一部分中笔者将为各位详细讲述电容器的分类、结构以及现存的误区；在第二部分中笔者会讲述电容的功能以及真正能够衡量电容优劣的指标和方式。

1、电容的封装类型 人们对物品的第一印象通常都源自它们的外观。对于电子元器件来说，我们首先看到的就是它们的封装类型。我们可以将其分为两类：贴片式和穿孔式。 穿孔式 穿孔式封装的元器件应该是人们最熟悉的类型，其详细还可分为引线式和插接式两种，它们的显著标 志就是拥有引脚，插接式通常还有一个固定脚。安装它们时需要将引脚穿过PCB。尽管元器件的安装方式 基本相同，但不同类型和定位的元件其形状和内部结构也各不相同，适用于不同的场合。 贴片式(Surface Mount Type ) 贴片式元器件常会被简写为SMD( Surface Mount Device )，贴片式电容仅仅是其中的一种。和引线式相比，此类封装的元器件仅需安装与PCB表面，而无须穿透整个PCB，便于自动化安装，也节省了PCB 面积。同时还可以让PCB内部走线更加自如，也会在一定程度上减少干扰。不过贴片式元器件焊接温度较高，对器件本身的耐温能力也会有一定的要求，并不是所有规格的元器件都可以采用。简单说，在元器件规格相同的情况下，贴片式封装要优于引线式，当然，成本也会更高。 误区

5.二阶无源低通滤波器

二阶低通滤波器设计 一：实验目的 .设计、焊接一个二阶低通滤波器，要求：截止频率为1KHz。二：实验原理 利用电容通高频阻低频的特性，使一定频率范围内的频率通过。从而设计电路，使得低频率的波通过滤波器。 三：实验步骤 1：设计电路，在仿真软件上进行仿真，在仿真电路图上使功能实现。2：先定电容，挑选合适的电阻，测量电阻的真实值，再到仿真电路替换掉原来的电阻值，不断挑选电阻，找到最逼近实验结果的值 3：根据仿真电路进行焊接，完成之后对电路进行功能检测，分别挑选频率为100hz，1khz，10khz的电源进行输入检测，观察输出的波形，并进行实验记录 四：实验电路 图1.1仿真电路设计

图1.2电路波特图 五：实验测量 我们用100hz，1khz，10khz三种不同正弦频率信号检测，其仿真与实测电路图如下： 图1.3 f=100Hz 时正弦信号仿真波形图

图1.4 f=100Hz 时正弦信号实测波形图 表1 f=100Hz 时实测结果与仿真数据对比表 分析：由图1.3的仿真波形与图1.4的实测电路波形和表1中的数据可知，输入频率为100Hz 的正弦信号时，该信号能够通过，输入输出波形间有较小相位差和较小衰减。仿真和实测数据间存在误差，误差值较小，在允许范围内。 数据项目 输入幅值/V 输出幅值/V 衰减/dB 相位差 仿真电路 169.706 167.869 0.0945 0.018π 实测电路 0.468 0.440 0.0536 0π

图1.5 f=1kHz 时正弦信号仿真波形图 图1.6 f=300Hz 时正弦信号实测波形图

表2 f=1kHz时实测结果与仿真数据对比表 数据项目输入幅值/V 输出幅值/V 衰减/dB 相位差 仿真电路169.631 121.047 2.931 0.140π 实测电路0.480 0.328 3.307 0.120π 分析：由图1.5的仿真波形与图1.6的实测电路波形和表2中的数据可知，输入频率为1kHz的正弦信号时，该信号能够通过，输入输出波形间有一定的相位差和衰减。仿真和实测数据间存在误差，误差值较小，在允许范围内。 图1.7 f=10kHz 时正弦信号仿真波形图

电容的识别与读数

一、认识电容 二、电容容量的表示方法 三、电容例子和型号命名方法 四、电容的主要特性参数 ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ 一、认识电容 1、在各种电子设备中，调谐、耦合、滤波、去耦、隔断直流电、旁路交流电等，都需要用到电容器。电容器通常叫做电容。电容的种类很多，按结构形式来分，有固定电容、半可变电容、可变电容。常用电容按介质区分有纸介电容、油浸纸介电容、金属化纸介电容、云母电容、薄膜电容、陶瓷电容、电解电容、铝电解电容、钽、铌电解电容等。 2、在电路图中电容单位的标注规则。通常在容量小于10000pF的时候，用pF做单位，大于10000pF的时候，用uF做单位。为了简便起见，大于100pF而小于1uF的电容常常不注单位。没有小数点的，它的单位是pF，有小数点的，它的单位是uF。例如，3300就是3300pF，0.1就是0.1uF等。 3、电容使用常识。电容在电路中实际要承受的电压不能超过它的耐压值。在滤波电路中，电容的耐压值不要小于交流有效值的1.42倍。使用电解电容的时候，还要注意正负极不要接反。 不同电路应该选用不同种类的电容。揩振回路可以选用云母、高频陶瓷电容，隔直流可以选用纸介、涤纶、云母、电解、陶瓷等电容，滤波可以选用电解电容，旁路可以选用涤纶、纸介、陶瓷、电解等电容。 电容在装入电路前要检查它有没有短路、断路和漏电等现象，并且核对它的电容值。安装的时候，要使电容的类别、容量、耐压等符号容易看到，以便核实。

贴片电容 贴片钽电容 铝电解电容器

碳膜电容 二、电容容量的表示方法 电容容量的基本单位是“法拉”（F ）,1法拉的1/1000000 （百万分之一）是1微法（μ F ）,1微法的1/1000000 是1pF （1微微法,或1皮法）。它们之间的关系是百万（或称10 的6 次方）进位关系。 我们常用的电容有： 1、电介电容：多数在1 μ F 以上,直接用数字表示。如：4.7 μ F 、100 μ F 、220 μ F 等等。这种电容的两极有正负之分,长脚是正极。 2、瓷片电容：多数在1 μ F 以下,直接用数字表示。如：10 、22 、0.047 、0.1 等等,这里要注意的是单位。凡用整数表示的,单位默认pF ;凡用小数表示的,单位默认μ F 。如以上例子中,分别是10P 、22P 、0.047 μ F 、220 μ F 等。 现在国际上流行另一种类似色环电阻的表示方法（单位默认pF ）：如：“ 473 ”即47 000 pF=0.047 μ F “ 103 ”即10 000 pF=0.01 μ F 等等, “ XXX” 第一、二个数字是有效数字,第三个数字代表后面添加0 的个数。这种表示法已经相当普遍。

无功原理分析 深入浅出超经典!

电压稳定基本概念 从80年代以来，电网运行越来越接近于极限状态。主要有几个原因： ?环保对电源建设和线路扩建的压力 ?重负荷区域的用电消费增加 ?电力市场下的新的系统负荷方式（潮流方式） ?。。。 无论发达国家还是发展中国家，都存在负荷、线路和电源间的矛盾 用户负荷在增加<——> 电网扩建却面临着更大的问题 由于网络运行在重载情况下，出现了慢速或快速的电压跌落现象，有时甚至产生电压崩溃，电压稳定已成为电力系统规划和运行的主要问题之一。 （介绍电压稳定的三本国际性的书籍：） 那么什么是电压失稳？（在国际上，有多种公认的定义。）在这里，我们观察文献[TVCUTSEM]的定义： 电压失稳产生于动态的负荷功率的恢复在传输网和发电系统的能力之外。 作者进一步解释道： ?电压：许多母线的电压发生明显的、不可控的下跌。 ?失稳：超越了最大的传输功率极限，负荷功率的恢复变得不稳，反面降 低了功率的消耗，这是电压失稳的关键。 ?动态：任何稳定问题与动态有关，可以用微分方程（连续变化）或用差 分方程（离散变化）模拟。 ?负荷：是电压失稳的原动力，因此这一现象也被称为负荷失稳，但负荷 不是仅有的角色。 ?传输网：有传输极限，从基本电工理论就可是到这个结论，这一极限是 电压失稳的开始。 ?发电系统：发电机不是理想的电压源，其模型的准确性对正确的电压稳 定十分重要。 与电压稳定相关的另一术语是电压崩溃。电压崩溃可能不是电压失稳的最终结果。 电压稳定基本概念 1

电压稳定基本概念 2 无功功率的角色 可以注意到上述定义中没有引入无功功率。众所周知，在交流网中，电抗线路占主导，电压控制和无功功率有密切的关系。这里作者的目的是不想过于强调无功功率在电压稳定中的作用。的确，有功功率和无功功率二者同时对电压稳定有重要的作用。作者引用了一个例子，表明电压失稳与无功功率没有因果关系。 假设电源电压E 恒定，控制R L ，使功率消耗达到予定值P o ： o L L P R I R -=2 同时，我们知道最大的传输功率发生在R L = R ： R E P 42max = 如果需求的P o 大于P max , 负荷电阻会下降比R 更小，电压失稳就会产生了。 这个范例虽然没有无功功率，没有功角稳定问题，但具有电压失稳的主要特征。在交流电力系统中，无功功率使得问题变得更复杂，但不是问题的唯一根源。传输有功功率仍然是电力系统的主要功能，而无功功率的传输和消耗也是的电力系统的不可缺少的一部分。 电压稳定VS 电力系统稳定 可以把电压稳定归到一般的电力系统稳定问题，下表显示根据时间域和失稳原因方式进行的分类。我们应该知道，可以用不同的方法对稳定问题进行分类。这里的分类可有效地分别电压稳定与功角稳定的差异。 快速稳定问题：

各种电容器的分类及特点

电容器是电子设备中常用的电子元件，下面对几种常用电容器的结构和特点作以简要介绍，以供大家参考。 1铝电解电容器： 它是由铝圆筒做负极、里面装有液体电解质，插人一片弯曲的铝带做正极制成。还需经直流电压处理，做正极的片上形成一层氧化膜做介质。其特点是容量大、但是漏电大、稳定性差、有正负极性，适于电源滤波或低频电路中，使用时，正、负极不要接反。 2钽铌电解电容器 它用金属钽或者铌做正极，用稀硫酸等配液做负极，用钽或铌表面生成的氧化膜做介质制成。其特点是：体积小、容量大、性能稳定、寿命长。绝缘电阻大。温度性能好，用在要求较高的设备中。 3瓷电容器 用瓷做介质。在瓷基体两面喷涂银层，然后烧成银质薄膜作极板制成。其特点是：体积小、耐热性好、损耗小、绝缘电阻高，但容量小，适用于高频电路。铁电瓷电容容量较大，但损耗和温度系数较大，适用于低频电路。 4云母电容器： 用金属箔或在云母片上喷涂银层做电极板，极板和云母一层一层叠合后，再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成。其特点是：介质损耗小、绝缘电阻大。温度系数小，适用于高频电路。 5薄膜电容器

结构相同于纸介电容器，介质是涤纶或聚苯乙烯。涤纶薄膜电容，介质常数较高，体积小、容量大、稳定性较好，适宜做旁路电容。聚苯乙烯薄膜电容器，介质损耗小、绝缘电阻高，但温度系数大，可用于高频电路。 6纸介电容器 用两片金属箔做电极，夹在极薄的电容纸中，卷成圆柱形或者扁柱形芯子，然后密封在金属壳或者绝缘材料壳中制成。它的特点是体积较小，容量可以做得较大。但是固有电感和损耗比较大，适用于低频电路。 7金属化纸介电容器 结构基本相同于纸介电容器，它是在电容器纸上覆上一层金属膜来代金属箔，体积小、容里较大，一般用于低频电路。 8油浸纸介电容器 它是把纸介电容浸在经过特别处理的油里，能增强其耐压。其特点是电容量大、耐压高，但体积较大。此外，在实际应用中，第一要根据不同的用途选择不同类型的电容器;第二要考虑到电容器的标称容量，允许误差、耐压值、漏电电阻等技术参数;第三对于有正、负极性的电解电容器来说，正、负极在焊接时不要接反。

无源器件和有源器件概念及常见分类

无源器件和有源器件概念及常见分类 天缘博客有硬件应用这个栏目，但是很少有硬件知识总结，今天再来一篇，不知道天缘网友有多少做过硬件设计的，当然了硬件里还分数字和模拟，在大公司里还要细分，比如模拟还分高低频、前端后端模块、布板等，数字还分DSP、逻辑CPLD等等，实际上硬件比软件更有意思，对硬件感兴趣的网友可以看看，天缘博客今后一段时间仍会以系统、软件应用为重点，穿插一些硬件基础文章，必要的时候，也会跟网友一同关注硬件设计。 天缘之前写过一篇关于dB知识的文章《dB、dBm、dBc、dBi、dBd 单位的区别与比较》，本文似乎算是第二篇纯硬件类，从整体上介绍一下硬件器件的常见分类：有源和无源知识。一、无源器件和有源器件概念 无源器件（Passive Device）是指工作时不需要外部能量源（Source Energy）的器件。 有源器件（Active Device）则是指工作时需要外部能量源（Source Energy）的器件，该器件有个输出，并且是输入信号的一个函数。 备注： 1、有源器件和无源器件都是翻译名称，实际上从英文名称更好理解，Active表示活跃、主动、可变之意，而Passive器件则有被动、消极等意思。 2、以上说的能量源并不只是指电源，也可能指光、波等，都是天缘根据自己理解下的定义，跟网上的一些说法可能有所出入。 二、常见有源器件

分立器件： LED二极管（LED）、三极管（Transistor）、场效应管（Field Effective Transistor，FET）、可控硅（SCR）等。 模拟集成电路： 模拟乘法器（Analog multiplier）、模拟除法器（Analog divider）、模拟开关（Analog Switches）、比较器（Comparator）、控制电源（Controlled Power）、指数放大器（Index Amplifier）、集成运放（Integrated Operational Amplifier）、对数放大器（Logarithmic Amplifier）、稳压器（Regulators）、功率放大器（Power Amplifier，PA）、锁相环（Phase Lock Loop，PLL）、发射器（Transmitter）、波形发生器（Waveform Generator）等。 数字集成电路： 编码器（Encoder）、比较器（Comparator）、计数器（Counter）、译码器（Decoder）、驱动器（Driver）、逻辑门（Logic Gate）、触发器（Trigger）、寄存器（Register）、可编程逻辑器件（PLD）、单片机（Single-Chip Microcomputer ，SCM）、DSP（Digital Signal Processor，DSP）等。

无源滤波器设计

长沙学院 模电课程设计说明书 题目 系(部) 电子与通信工程系 专业(班级) 姓名 学号 指导教师 起止日期

数字电子技术课程设计任务书(11)系（部）：电子与通信工程系专业：电子信息工程

长沙学院课程设计鉴定表

目录 一．无源滤波器的简介 (5) 1.无源滤波器定义 (5) 2.无源滤波器的优点 (5) 3.滤波器的分类 (5) 4.无源滤波器的发展历程 (5) 二．无源滤波器的工作原理与电路与电路分析 (6) 1.工作原理 (6) 2.电路分析 (7) 三．设计思路及电路仿真 (11) 1.无源低通滤波器 (11) 2.无源高通滤波器 (11) 3.无源带通滤波器 (12) 4.无源带阻滤波器 (13) 四．设计心得与体会 (15) 五．参考文献 (15)

一．无源滤波器的简介 1.无源滤波器定义 无源滤波器，又称LC滤波器，是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，可滤除某一次或多次谐波，最普通易于采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联，可对主要次谐波（3、5、7）构成低阻抗旁路；单调谐滤波器、双调谐滤波器、高通滤波器都属于无源滤波器。 2.无源滤波器的优点 无源滤波器具有结构简单、成本低廉、运行可靠性较高、运行费用较低等优点，至今仍是应用广泛的被动谐波治理方法。 3.滤波器的分类 ⑴按所处理的信号 按所处理的信号分为模拟滤波器和数字滤波器两种。 ⑵按所通过信号的频段 按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。 低通滤波器：它允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声。 高通滤波器：它允许信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量。 带通滤波器：它允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声。 带阻滤波器：它抑制一定频段内的信号，允许该频段以外的信号通过。 ⑶按照阶数来分 通过传递函数的阶数来确定滤波器的分类。 4.无源滤波器的发展历程 （1）1917年美国和德国科学家分别发明了LC滤波器，次年导致了美国第一个多路复用系统的出现。 （2）20世纪50年代无源滤波器日趋成熟。 （3）自60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展，滤波器发展上了一个新台阶，并且朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉方向努力，其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向。导致RC有源滤波器、数字滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器的飞速发展； （4）到70年代后期，上述几种滤波器的单片集成已被研制出来并得到应用。 （5）80年代，致力于各类新型滤波器的研究，努力提高性能并逐渐扩大应用范围。 （6）90年代至现在主要致力于把各类滤波器应用于各类产品的开发和研制。 当然，对滤波器本身的研究仍在不断进行。

电容的功能和表示方法。

①电容的功能和表示方法。 由两个金属极，中间夹有绝缘介质构成。电容的特性主要是隔直流通交流，因此多用于级间耦合、滤波、去耦、旁路及信号调谐。电容在电路中用“C”加数字表示，比如C8，表示在电路中编号为8的电容。 ②电容的分类。 电容按介质不同分为：气体介质电容，液体介质电容，无机固体介质电容，有机固体介质电容电解电容。按极性分为：有极性电容和无极性电容。按结构可分为：固定电容，可变电容，微调电容。 ③电容的容量。 电容容量表示能贮存电能的大小。电容对交流信号的阻碍作用称为容抗，容抗与交流信号的频率和电容量有关，容抗XC=1/2πf c (f表示交流信号的频率，C表示电容容量)。 ④电容的容量单位和耐压。 电容的基本单位是F（法），其它单位还有：毫法（mF）、微法（uF）、纳法（nF）、皮法（pF）。由于单位F 的容量太大，所以我们看到的一般都是μF、nF、pF的单位。换算关系：1F＝1000000μF，1μF=1000nF=1000000pF。 每一个电容都有它的耐压值，用V表示。一般无极电容的标称耐压值比较高有：63V、100V、160V、250V、400V、600V、1000V等。有极电容的耐压相对比较低，一般标称耐压值有：4V、6.3V、10V、16V、25V、35V、50V、63V、80V、100V、220V、400V 等。 ⑤电容的标注方法和容量误差。 电容的标注方法分为：直标法、色标法和数标法。对于体积比较大的电容，多采用直标法。如果是0.005，表示0.005uF=5nF。如果是5n，那就表示的是5nF。 数标法：一般用三位数字表示容量大小，前两位表示有效数字，第三位数字是10的多少次方。如：102表示10x10x10 PF=1000PF，203表示20x10x10x10 PF。 色标法，沿电容引线方向，用不同的颜色表示不同的数字，第一、二种环表示电容量，第三种颜色表示有效数字后零的个数（单位为pF）。颜色代表的数值为：黑=0、棕=1、红=2、橙=3、黄=4、绿=5、蓝=6、紫=7、灰=8、白=9。 电容容量误差用符号F、G、J、K、L、M来表示，允许误差分别对应为±1%、±2%、±5%、±10%、±15%、±20%。 ⑥电容的正负极区分和测量。 电容上面有标志的黑块为负极。在PCB上电容位置上有两个半圆，涂颜色的半圆对应的引脚为负极。也有用引脚长短来区别正负极长脚为正，短脚为负。 当我们不知道电容的正负极时，可以用万用表来测量。电容两极之间的介质并不是绝对的绝缘体，它的电阻也不是无限大，而是一个有限的数值，一般在1000兆欧以上。电容两极之间的电阻叫做绝缘电阻或漏电电阻。只有电解电容的正极接电源正（电阻挡时的黑表笔），负端接电源负（电阻挡时的红表笔）时，电解电容的漏电流才小（漏电阻大）。反之，则电解电容的漏电流增加（漏电阻减小）。这样，我们先假定某极为“+” 极，万用表选用R*100或R*1K挡，然后将假定的“+”极与万用表的黑表笔相接，另一电极与万用表的红表笔相接，记下表针停止的刻度（表针靠左阻值大），对于数字万用表来说可以直接读出读数。然后将电容放电（两根引线碰一下），然后两只表笔对调，重新进行测量。两次测量中，表针最后停留的位置靠左（或阻值大）的那次，黑表笔接的就是电解电容的正极。 ⑦电容使用的一些经验及来四个误区。 一些经验：在电路中不能确定线路的极性时，建议使用无极电解电容。通过电解电容的

绝对经典的低通滤波器设计报告

经典 无源低通滤波器的设计

团队：梦知队 团结奋进，求知创新，追求卓越，放飞梦想 队员： 日期：2010.12.10 目录 第一章一阶无源RC低通滤波电路的构建 (3) 1.1 理论分析 (3) 1.2 电路组成 (4) 1.3 一阶无源RC低通滤波电路性能测试 (5) 1.3.1 正弦信号源仿真与实测 (5) 1.3.2 三角信号源仿真与实测 (10) 1.3.3 方波信号源仿真与实测 (15) 第二章二阶无源LC低通滤波电路的构建 (21) 2.1理论分析 (21) 2.2 电路组成 (22) 2.3 二阶无源LC带通滤波电路性能测试 (23) 2.3.1 正弦信号源仿真与实测 (23) 2.3.2 三角信号源仿真与实测 (28)

2.3.3 方波信号源仿真与实测 (33) 第三章结论与误差分析 (39) 3.1 结论 (39) 3.2 误差分析 (40) 第一章一阶无源RC低通滤波电路的构建1.1理论分析 滤波器是频率选择电路，只允许输入信号中的某些频率成分通过，而阻止其他频率成分到达输出端。也就是所有的频率成分中，只是选中的部分经过滤波器到达输出端。 低通滤波器是允许输入信号中较低频率的分量通过而阻止较高频率的分量。 图1 RC低通滤波器基本原理图 当输入是直流时，输出电压等于输入电压，因为Xc无限大。当输入

频率增加时，Xc减小，也导致Vout逐渐减小，直到Xc=R。此时的频率为滤波器的特征频率fc。 解出，得： 在任何频率下，应用分压公式可得输出电压大小为： 因为在＝时，Xc=R，特征频率下的输出电压用分压公式可以表述为： 这些计算说明当Xc=R时，输出为输入的70.7%。按照定义，此时的频率称为特征频率。 1.2电路组成

从名称认识电容的作用

从名称认识电容的作用 单片机晶振的两个电容的作用这两个电容叫晶振的负载电容，分别接在晶振的两个脚上和对地的电容，一般在几十皮发。它会影响到晶振的谐振频率和输出幅度，一般订购晶振时候供货方会问你负载电容是多少。 晶振的负载电容=[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△C式中Cd,Cg为分别接在晶振的两个脚上和对地的电容,Cic（集成电路内部电容）+△C（PCB上电容）经验值为3至5pf。 各种逻辑芯片的晶振引脚可以等效为电容三点式振荡器。晶振引脚的内部通常是一个反相器, 或者是奇数个反相器串联。在晶振输出引脚XO 和晶振输入引脚XI 之间用一个电阻连接, 对于CMOS 芯片通常是数M 到数十M 欧之间. 很多芯片的引脚内部已经包含了这个电阻, 引脚外部就不用接了。这个电阻是为了使反相器在振荡初始时处与线性状态, 反相器就如同一个有很大增益的放大器, 以便于起振. 石英晶体也连接在晶振引脚的输入和输出之间, 等效为一个并联谐振回路, 振荡频率应该是石英晶体的并联谐振频率. 晶体旁边的两个电容接地, 实际上就是电容三点式电路的分压电容, 接地点就是分压点. 以接地点即分压点为参考点, 振荡引脚的输入和输出是反相的, 但从并联谐振回路即石英晶体两端来看, 形成一个正反馈以保证电路持续振荡. 在芯片设计时, 这两个电容就已经形成了, 一般是两个的容量相等, 容量大小依工艺和版图而不同, 但终归是比较小, 不一定适合很宽的频率范围. 外接时大约是数PF 到数十PF, 依频率和石英晶体的特性而定. 需要注意的是: 这两个电容串联的值是并联在谐振回路上的, 会影响振荡频率. 当两个电容量相等时, 反馈系数是0.5, 一般是可以满足振荡条件的, 但如果不易起振或振荡不稳定可以减小输入端对地电容量, 而增加输出端的值以提高反馈量. 从名称认识电容在电路中的作用 电容器在电子电路中几乎是不可缺少的储能元件，它具有隔断直流、连通交流、阻止低频的特性。广泛应用在耦合、隔直、旁路、滤波、调谐、能量转换和自动控制等电路中。熟悉电容器在不同电路中的名称意义，有助于我们读懂电子电路图。 1．滤波电容它接在直流电源的正、负极之间，以滤除直流电源中不需要的交流成分，使直流电平滑。一般常采用大容量的电解电容器，也可以在电路中同时并接其他类型的小容量电容以滤除高频交流电。 2．退耦电容并接于放大电路的电源正、负极之间，防止由电源内阻形成的正反馈而引起的寄生振荡。 3．旁路电容在交、直流信号的电路中，将电容并接在电阻两端或由电路的某点跨接到公共电位上，为交流信号或脉冲信号设置一条通路，避免交流信号成分因通过电阻产生压降衰减。 4．耦台电容在交流信号处理电路中，用于连接信号源和信号处理电路或者作两放大器的级间连接，用以隔断直流，让交流信号或脉冲信号通过，使前后级放大电路的直流工作点互不影响。 5．调谐电容连接在谐振电路的振荡线圈两端，起到选择振荡频率的作用。 6．衬垫电容与谐振电路主电容串联的辅助性电容，调整它可使振荡信号频率范围变小，并能显著地提高低频端的振荡频率。适当地选定衬垫电容的容量，可以将低端频率曲线向上提升，接近于理想频率跟踪曲线。 7．补偿电容它是与谐振电路主电容并联的辅助性电容，调整该电容能使振荡信号频率范围扩大。

低通无源滤波器设计详细

低通无源滤波器仿真与分析 、滤波器定义 所谓滤波器( filter )，是一种用来消除干扰杂讯的，对输入或输出的信号中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的，就是滤波器，其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。一般可实为一个可实现的线性时不变系统。 二、滤波器的分类 常用的滤波器按以下类型进行分类。 1) 按所处理的信号： 按所处理的信号分为和两种。 2) 按所通过信号的频段 按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。低通滤波器：它允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声。 高通滤波器：它允许信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量。带通滤波器：它允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声。 带阻滤波器：它抑制一定频段内的信号，允许该频段以外的信号通过。 3) 按所采用的元器件 按所采用的分为无源和两种。 ：仅由(R、L 和C)组成的滤波器，它是利用电容和电感元件的随频率的变化而变化的构成的。这类滤波器的优点是：电路比较简单，不需要直流电源供电，可靠性高；是：通带内的信号有能量损耗，负载效应比较明显，使用电感元件时容易引起电磁感应，当电感L 较大时滤波器的和重量都比较大，在低频域不适用。 有源滤波器：由无源元件(一般用R和C)和(如集成运算放大器) 组成。这类滤波器的优点是：通带内的信号不仅没有能量损耗，而且还可以放大，负载效应不明显，多级相联时相互影响很小，利用级联的简单方法很容易构成高阶滤波器，并且滤波器的体积小、重量轻、不需要磁屏蔽(由于不使用电感元件) ；缺点是：通带范围受有源器件(如集成运算放大器)的带宽限制，需要直流电源供电，可靠性不如无源滤波器高，在、高频、大功率的场合不适用。 4) 按照阶数来分 通过传递函数的阶数来确定滤波器的分类。 三、网络的频率响应 在时域中，设输入为 x(t) ，输出为 y(t ) ，滤波器的脉冲响应函数为 h(t ) 。转换到频域，激励信号为 X(j ) ，经过一个线性网络得到的响应信号为 Y( j )

常用电容知识与种类_大全

一：电解电容： 1．铝电解电容：电容量：0.47--10000u / 额定电压：6.3--450V / 主要特点：体积小，容量大，损耗大，漏电大 / 应用：电源滤波，低频耦合，去耦，旁路等 2．钽电解电容（CA）铌电解电容（CN）：电容量：0.1--1000u / 额定电压：6.3--125V / 主要特点：损耗、漏电小于铝电解电容 / 应用：在要求高的电路中代替铝电解电容 二：无极电容： 1．瓷片电容： A．低频瓷介电容（CT）: 电容量：10p--4.7u / 电压：50V--100V / 特点：体积小，价廉，损耗大， 稳定性差/ 应用：要求不高的低频电路。 B: 高频瓷介电容（CC）: 电容量：1--6800p / 额定电压：63--500V / 主要特点：高频损耗小，稳定 性好/ 应用：高频电路。 2．独石电容：容量范围：0.5PF--1UF 耐压：二倍额定电压主要特点：电容量大、体积小、可靠性高、电容量稳定，耐高温耐湿性好,温度系数很高应用范围：广泛应用于电子精密仪器,各种小 型电子设备作谐振、耦合、滤波、旁路。 独石又叫多层瓷介电容，分两种类型，I型性能挺好，但容量小，一般小于0.2U，另一种 叫II型，容量大，但性能一般 3．CY-云母电容：电容量：10p--0。1u 额定电压：100V--7kV 主要特点：高稳定性，高可靠性，温度系数小。应用：高频振荡，脉冲等要求较高的电路 4．CI-玻璃釉电容：电容量：10p--0.1u 额定电压：63--400V 主要特点：稳定性较好，损耗小，耐高温（200度）。应用：脉冲、耦合、旁路等电路 5．空气介质可变电容器：可变电容量：100--1500p 主要特点：损耗小，效率高；可根据要求制成直线式、直线波长式、直线频率式及对数式等应用：电子仪器，广播电视设备薄膜介质可变 电容器可变电容量：15--550p 主要特点：体积小，重量轻；损耗比空气介质的大应用： 通讯，广播接收机等。 6．薄膜介质微调电容器：可变电容量：1--29p 主要特点：损耗较大，体积小应用：收录机，电子仪器等电路作电路补偿陶瓷介质微调电容器可变电容量：0。3--22p 主要特点：损耗较小， 体积较小应用：精密调谐的高频振荡回路。 7．CL-聚酯涤纶电容（常见绿皮封装CL11）：电容量：40p--4u 额定电压：63--630V 主要特点：小体积，大容量，耐热耐湿，稳定性差。应用：对稳定性和损耗要求不高的低频电路。 CL21：金属化聚脂膜电容，红皮环氧树脂封装/或黄皮塑壳封装（外观类似CBB电容）。 CL21X/CL23/CL233X：超小型金属化聚脂膜电容，红皮、环氧树脂封装/或多色塑壳封装。8．CB/PS-聚苯乙烯电容（常见水晶封装）：电容量：10p--1u 额定电压：100V--30KV 主要特点：稳定，

低通无源滤波器设计详细

低通无源滤波器仿真与分析 一、滤波器定义 所谓滤波器（filter），是一种用来消除干扰杂讯的，对输入或输出的信号中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的，就是滤波器，其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。一般可实为一个可实现的线性时不变系统。 二、滤波器的分类 常用的滤波器按以下类型进行分类。 1)按所处理的信号： 按所处理的信号分为和两种。 2)按所通过信号的频段 按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。 低通滤波器：它允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声。 高通滤波器：它允许信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量。 带通滤波器：它允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声。 带阻滤波器：它抑制一定频段内的信号，允许该频段以外的信号通过。 3)按所采用的元器件 按所采用的分为无源和两种。 ：仅由(R、L 和C)组成的滤波器，它是利用电容和电感元件的随频率的变化而变化的构成的。这类滤波器的优点是：电路比较简单，不需要直流电源供电，可靠性高；是：通带内的信号有能量损耗，负载效应比较明显，使用电感元件时容易引起电磁感应，当电感L较大时滤波器的和重量都比较大，在低频域不适用。 有源滤波器：由无源元件(一般用R和C)和(如集成运算放大器）组成。这类滤波器的优点是：通带内的信号不仅没有能量损耗，而且还可以放大，负载效应不明显，多级相联时相互影响很小，利用级联的简单方法很容易构成高阶滤波器，并且滤波器的体积小、重量轻、不需要磁屏蔽(由于不使用电感元件）；缺点是：通带范围受有源器件(如集成运算放大器）的带宽限制，需要直流电源供电，可靠性不如无源滤波器高，在、高频、大功率的场合不适用。 4)按照阶数来分 通过传递函数的阶数来确定滤波器的分类。 三、网络的频率响应 在时域中，设输入为)(t y，滤波器的脉冲响应函数为)(t h。转换到 x，输出为)(t 频域，激励信号为) Y。 (ωj (ωj X，经过一个线性网络得到的响应信号为)

电容品牌介绍及常识

电容品牌介绍及常识 日本三大名牌电容（Rubycon，NCC，Nichicon介绍 1.日本红宝石（ Rubycon）：日本最高品质专业铝质电解电容器制造厂之一，拥有50年专业制造经验。RUBYCON铝质电解电容品种繁多，用途广泛。其涉及行业：医疗器械、闪光灯、电子节能灯、电子整流器、电能表、通讯产品、开关电源、家用电器等诸多行业。它与日本的同类名牌产品相比，具有低阻抗、高纹波、长寿命等特点，特别适用于可靠性、稳定性方面都要求较高的电子线路中。 2.日本NCC(Nippon Chemi-Con) NIPPON CHEMI-CON是日本三大电解电容器品牌之一。日本贵弥功株式会社(以下简称为“日本贵弥功”,也被称为"嘉美工")自1931年 创业以来，以开发铝电解电容器为出发点，并在这此基础上展开了各种电子元器件的开发工作。目前在全球的市场占有率第一。市场上的叫法很多，有黑金刚，嘉美工，NCC, 贵弥功等众多不同叫法。凭借着它的：系列全，小体积，耐高温，长寿命，高可靠性等众多优点深受广大用户的好评。嘉美工产品广泛应用于通信，电源，照明，主板，工业，汽车电子，数码产品等等。 3.日本Nichicon(尼吉康) Nichicon（尼吉康），俗称蓝宝石电容，成立于1950年。是日本三大电容制造商之一，在全球电容技术领域里，一直雄居世界领先地位。秉承为客户“创造有价值的产品”经营理念，凭借半个多世纪在电容领域的深厚造诣，可为全球用户提供一流的电容产品。在提升企业竞争力和顾客满意度的同时，兼顾环保和社会贡献等责任。Nichicon产品范围主要是电解电容器、包括引线电解电容器、贴片

电解电容器、固体钽电解电容器、电气双层电容器.另还有薄膜电容器、正温度系数热敏电阻器等。其产品广泛应用于汽车电子、变频器、数控伺服、通讯设备、数字家电等行业。 面对21世纪的电子工业，在更复杂、更密集、更精细的PCB设计中要求电子元器件拥有更高性能、更高可靠性。Nichicon不断致力于电容器及其材料等前沿技术研发，其电容器品质早己被全球业界所认同。Nichicon品牌已驰誉欧、美、亚太等地区近半个世纪！ 4.电解电容器的外形尺寸表示：D×L（mm）； D—直径、 L—长（高）度（不包括引脚）。 5.电容器分类 根据制造的材料，电容器主要有如下种类： 瓷介电容、云母电容、玻璃釉电容、玻璃膜电容、纸介电容、金属化纸介电容、涤纶电容、聚苯乙烯电容、聚碳酸酯电容、铝电解电容、钽电容等。电容也有电容值可以微调的种类。通常，铝电解电容和钽电容为有正负极性的电容，其他为无极性的电容。 ●瓷介电容对温度、频率、电压和时间的稳定性都比较高，适用于高频电路中。 ●云母电容使用于直流、交流和脉冲电路，绝缘强度高，温度、频率特性稳定，但抗潮湿性能差。 ●金属化纸介电容不适用于高频电路。 ●涤纶电容电参数随温度变化大，不适宜在高温场合使用。 ●聚苯乙烯和聚碳酸酯电容漏很电小，适用于作采样保持电容。 ●铝电解电容适用于直流和脉动电路，其外壳一般为负极。 ●钽电容主要代替铝电解电容，用于铝电解电容性能参数难以

电容认识

电容 电子101 沈亚生101080916 电容英文名称capacitaance[of an ideal capacitor] 定义：电流除以电压对时间的导数 意义：电容（或电容量，Capacitance）指的是在给定电位差下的电荷储藏量；记为C，国际单位是法拉（F）。一般来说，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。也是电容器的俗称。 分类：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 电解电容电解贴片电容 Rubycon：电解电容厂家5a：穿心钽电容 100v：耐压值为100v VZH：高频低阻抗长寿命3300uf:容量为3300uf（m）标称容量：680uF NEG : negative(负极) 6.3v耐压值为6.3v +105℃：最高工作温度 不能超过150℃ USP：掉电保护系统

贴片电容 贴片电容全称：多层（积层，叠层）片式陶瓷电容器，也称为贴片电容，片容。英文缩写：MLCC。基本概述贴片电容(多层片式陶瓷电容器)是目前用量比较大的常用元件，就AVX公司生产的贴片电容来讲有NPO、X7R、Z5U、Y5V等不同的规格，不同的规格有不同的用途。下面我们仅就常用的NPO、X7R、Z5U和Y5V来介绍一下它们的性能和应用以及采购中应注意的订货事项以引起大家的注意。不同的公司对于上述不同性能的电容器可能有不同的命名方法，这里我们引用的是AVX公司的命名方法，其他公司的产品请参照该公司的产品手册 贴片电容尺寸 贴片电容的尺寸表示法有两种，一种是英寸为单位来表示，一种是以毫米为单位来表示，贴片电容的系列型号有0402、0603、0805、1206、1210、1808、1812、2010、2225、2512，是英寸表示法，04 表示长度是0.04 英寸，02 表示宽度0.02 英寸，其他类同型号尺寸（mm） 英制尺寸公制尺寸长度及公差宽度及公差厚度及公差 0402 1005 1.00±0.05 0.50±0.05 0.50±0.05 贴片电容的分类 1. NPO电容器 2. X7R电容器 3. Z5U电容器 4.Y5V电容器 可变电容 它由一组定片和一组动片组成， 它的容量随着动片的转动可以连续改 变。把两组可变电容装在一起同轴转 动，叫做双连。可变电容的介质有空 气和聚苯乙烯两种。空气介质可变电 容体积大，损耗小，多用在电子管收 音机中。聚苯乙烯介质可变电容做成 密封式的，体积小，多用在晶体管收 音机中。 可变电容定义 电容量可在一定范围内调节的电容器称为可变电容器。可变电容器容量的改变是通过改变极片间相对的有效面积或片间距离改变时，它的电容量就相应地变化。一般由相互绝缘的两组极片组成：固定不动的一组极片称为定片，可动的一组极片称为动片。几只可变电容器的动片可合装在同一转轴上，组成同轴可变的电容器（俗称双联、三联等）。可变电容器都有一个长柄