硬件知识整理part7--电容的应用列举
道不行，乘桴浮于海。 --孔子
上篇已经将电容的基础讲解了一遍。这篇主要讲解电容的应用，这篇博文会比较长，但是干货满满的。所以请大家耐心阅读。
关于电容，它的应用有很多。本文将介绍电容应用于电源电路，实现旁路、去耦、滤波和储能方面电容的作用，以及电容应用于信号电路，完成耦合、振荡/同步及时间常数的作用详解。[1]
场景一：电容应用于电源电路中实现滤波，旁路，去耦和储能方面[1]
1.滤波
滤波是电容的作用中很重要的一部分，几乎所有的电源电路中都会用到。为什么需要滤波呢？举个例子：我们理想的3.3V的电源如下图所示
但是真实的电源并非如此。真实的电源如下图所示。
这是由于在3.3v的DC上叠加了各种高频率的噪声，这些噪声是由于电源转换器，或者受到外界高频的噪音干扰而产生的。[2]
所以电源电路中就必须用到电容了。利用电容充放电的原理，通俗的讲，外部高压高于电容极板两端电压时对极板充电，低于电容极板两端电压时对极板放电，在充/放电之间，就把电压中的“波”（高频）起伏削弱了，从而起平抑电压的作用，电压就变的平稳了。效果图如下图所示。
但是正如上讲所说，电容分为极性电容和非极性电容。所以这些电容过滤的频率也不相同。
根据我的积累，独石电容、纸介电容、电解电容（包括钽电容）、低频瓷介（也称为铁电电容）、涤纶电容（一般是容量较大，体积较小），因介质损耗大，不适用于高、中频电路，可用于低频、电源滤波等电路中；云母电容、聚苯乙烯电容、高频瓷介、空气介质电容等（一般是容量较小，相对体积较大），介质损耗小，适合在高频、中频电路中使用。[3]
正如我在基础理论博文中说道，由于电容存在自谐振点。所以我们使用电容滤波时都希望电容尽量工作在电容范围（外围电路频率<自谐振点）或者在谐振点附近。当在谐振点时，此时电容呈现电阻性，此时电流最大。所以很多干扰信号都可以被引导到地上。当处于电容范围内，电容自然可以通过充放电把不稳定的干扰电压滤平滑。
那么，我们在电源中经常看到一个大电容和小电容并联又是为什么呢？由于大容量的电容收到制造工艺限制存在比较大的电感，所以根据谐振公式我们也可以看到大电容的谐振点比较小，所以比较适合用于滤除低频干扰噪声。但是小容量的电容ESL比较小，因此自谐振频率较大，所以适合用于滤除高频干扰噪声。[3]这就是我们在实际电路中看到一大一小的电容并联来滤波。一般来讲，大电容滤除低频波，小电容滤除高频波。并且我要说明一点，这个大容值指的是在用于低频滤波的电容，上述内容已经列出。用小电解电容去滤掉高频，这个不可以的。
其实我们会可以通过图像看出并联的电容其实就是拓宽频率范围。
有时由于电容的谐振点不同，所以可能会出现电容呈现电感性，一个电容呈现电容性。所以LC串联电路或者LC并联电路就会出现，这样就不能实现滤波了。这种情况我们可以采用多电容并联来解决。
最后说明一点，直流电路中可以应用有极性电容和无极性电容来滤波。但是交流电路中只能应用无极性电容来滤波。由于交流电路正负都有电压值，所以不能使用有极性电容。
2.旁路
我们经常将在电路中只起到滤波作用的电容称作旁路电容器。其实滤波电容器和旁路电容用法相同。应用电路如下：
3.去耦
首先我先说一下去耦是什么意思？耦合是指两个或两个以上的电路元件或电网络等的输入与输出之间存在紧密配合与相互影响，并通过相互作用从一侧向另一侧传输能量的现象。说白了就是上下两级会相互影响的现象叫做耦合。但是因为电路中前后级的需求电流不同，这时就会对前后级电路产生冲击，耦合电容就是吸收这些冲击的。所以耦合电容就出现了。[4]
去耦电容在集成电路电源和地之间的有两个作用：一方面是本集成电路的蓄能电容，也可以说起到了缓冲储能作用，另一方面旁路掉该器件的噪声。
应用电路如下：
图中的C16，C19都是去耦电容。这些电容起到了缓冲储能和滤波的作用。怎么起到的缓冲作用？当上电的瞬间，电流从电源处流下来的时候，不稳定，容易冲击后级LED电路，加个电容可以起到缓冲作用。那又是怎么起到储能作用的呢？我们的这一整套电路，后级LED电路和前级电路的功率大小都不一样。当后级LED电路突然需要工作时，电容会在这个时候把存储在里边的电量释放出来给后级LED电路。[5]那么怎么实现滤波的呢？C16、C19属于大容量有极性电容，能够滤掉低频信号。但是C10与C19并联就和我们滤波所说i的一样，一大一小电容并联，大电容滤掉低频，小电容滤掉高频信号。
4.储能
去耦应用中已经提到了储能。但是在实际电路中，有些电容主要负责储能。这种应用在电力电子技术中应用比较广泛。
电路图如下图：
储能型电容器通过左端的整流桥收集电荷，并将存储的能量通过逆变器传送至电源的输出端。
场景二：电容应用于信号电路，主要完成滤波、耦合、振荡/同步的作用[1]
1.滤波
电容应用于信号电路中的滤波和电容应用于电源电路的相同。无非容值耐压选择不同。
2.去耦
这个也和电源电路中的去耦相同。
3.振荡/同步
RC、LC震荡器。例如：单片机的震荡电路，会有两个电容配合石英晶体起振，这点请自行学习吧！
本人也是小白，才疏学浅，只整理了这些。如果你发现有什么问题或者疑惑，尽情可以留言。
参考链接：[1] https://mp.weixin.qq.com/s/dH308U7xmereqUrEyHgUWw
[2] https://mp.weixin.qq.com/s/fJ9WCx-9BVxUKi5YIo_IFw
[3] http://m.elecfans.com/article/586848.html
[4] http://m.elecfans.com/article/976598.html
[5] https://blog.csdn.net/softn/article/details/51823333?depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task&utm_source=distribute.pc_relevant.none-task
注：博文中前三幅图源于达尔文公众号推文中，链接地址为 https://mp.weixin.qq.com/s/fJ9WCx-9BVxUKi5YIo_IFw
博文中第四幅图源于网络。链接地址为https://topsemic.com/802.html
博文中第五幅图源于网络。链接地址为https://www.baidu.com/link?url=wPBb0e1nsmBPV-AOdhIHtyqVzgEFeeClMfiU1_zEEiY8nY0xzNSQW3Z-6siFu16yqyuJrSsDtB4OJtDPCh_IHlm2U0vP-ww-UECmSe2_0wK&wd=&eqid=be8614f10000745b000000035e5b1ad7
博文中第六幅图源于网络。链接地址为https://blog.csdn.net/softn/article/details/51823333?depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task&utm_source=distribute.pc_relevant.none-task
博文中第七幅图源于书本。参考文献为王兆安先生主编的《电力电子技术（第四版）》。
