硬件知识整理part5--电容理论基础
夫子之道，忠恕而已。
首先我从物理学这个角度来说，电容是一种静态电荷储存介质，可能电荷会永久存在，这是它的他正。那么电容值有代表什么呢？电容值点白哦电容器容纳电荷本领的物理量。在电路中，电容的主要应用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、滤波、补偿、充放电、储能、隔直流等电路中。[1]
电容器的符号是C。在国际单位值中农，电容的单位是法拉，简称法，符号F。由于法拉这个单位太大，所以常用的电容单位有毫法（mF）、微法（μF）、纳法（nF）和皮法（pF）等。换算关系如下所示：[1]
1F=10^3mF=10^6uF=10^9Nf=10^12pF
通常我们使用的电容单位为pF，常用的容值有106、103、104。
其中106为电容数字标称法，106前两位为有效数字，后一位为倍率。即106=10*10^6pf=10uf。同理，103=1uf，104=0.1uf。
那么电容的计算公式又是什么呢？
定义式：C=Q/U 即一个电容器，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。
本质式：C=εS/d 其中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。
多电容器并联计算公式：C=C1+C2+C3+…+Cn
三电容器串联：C=（C1*C2*C3）/（C1*C2+C2*C3+C1*C3）
那么电容的特性又有哪些？它的构造有是什么呢？
1. 电容具有充放电特性和阻值直流电流通过，允许交流电流通过的能力。[2]
2.在充电和放电过程中,两极板上的电荷有积累过程,也即电压有建立过程,因此,电容器上的电压不能突变。[2]也就说电容的电场建立后，能量会慢慢释放。但是电感建立磁场后，能量会瞬间释放掉。这一点是很重要的一点。
3.在给电容通入交流电时，会出现容抗公式。公式为：Xc= 1/（jwC）=1/(j2πfC) Xc--------电容容抗值；欧姆，f---------频率，我国国家电网对工频是50Hz，ω---------角频率（角速度）,C---------电容值 法拉。从电容的容抗公式可以看出，在交流状态下：电容对交流电是存在阻碍的。但是当电容值比较大，交流电容易通过电容。当交流电的频率较高时，交流电也容易通过电容。[3]有时候我们也常说通电容高频阻低频，也可以从容抗这个公式中得出。在这里必须再详细解释两点。
1）现在假设电容器需要的充电时间t一定，则当一个频率较高的交流电正半周结束时，假设电容器容量够大，还未充满电，负半周就到来了，则这电路会一直流着电流，相当于这电容器对这个高频的交流电来说，是通路的。如果这个交流电的频率较低，正半周将电容器充满电荷以后，负半周仍未到来，则电流会在中途断流，则电容器对于这个低频的交流电来说，就不是完全通路了。这个地方要去理解通路是指电流没有断流。[4]
2）这里的阻低频通高频是相对而言的。我们在电源处会加入小电容会滤去高频信号。这个信号是相对其他电容的高频信号。这点要认识明白了。
对于电容构造的理解，我特地查了很多资料去学习。
实际的电容由于存在电感效应通常需要等效成一个电容、一个电感ESL和一个电阻ESR的串联形式，如下图所示：[5
图片中的f叫做自谐振频率。这里的自谐振频率是串联谐振的谐振频率。如果你对串联谐振不明白，请去翻看我的博文进行学习。当电容的容量越大时，谐振频率点就比较小。反之电容容量越小时，谐振频率点就比较大。
当谐振点处，电感的感抗和电容的容抗相同，此时电容呈现电阻性。当外部电路频率小于谐振频率时，此时电容呈现电容性。反之高于时，此时电容呈现电感性。
看下图村田电容的技术手册中的技术手册会很直观
从图可以看到C0G的谐振点更尖一些，所以这种到电容的性能会更好一些。村田电容中C0G系列是最贵的电容。
并且我们可以看到不同系列，不同容值的电容谐振频率点不同。所以如上所说，滤高频也是电容之间相对而言的。
注：本博文标注[1]的内容我粘贴于玩转单片机公众号推文《基础电路设计知识：电阻、电容、电感、二极管、三极管、mos管！》中。
推文地址：https://mp.weixin.qq.com/s/kqljT1d4Iovg3raFWu1Rsg。
[2] https://zhidao.baidu.com/question/570044034.html
[3] https://baike.baidu.com/item/容抗/1016854?fr=aladdin
[4] https://zhidao.baidu.com/question/328006910.html
[5] http://m.elecfans.com/article/586848.html
第一幅图转载于http://m.elecfans.com/article/586848.html，第二幅图转载于https://wenku.baidu.com/view/c560d6630b4c2e3f572763d1.html。
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