画pcb的时候都会加上电容来滤波 那么电容是怎么来滤波的呢 滤波有什么用呢?
小学二年级我们学过 电容是通交流阻直流 比如说下面一个电路
先说直流电,在刚开始时 通电一瞬间 电容相当于短路 后面的输出电压为5V 但是之后 输出电压会不断地降低 ,这是因为电压都被电容吸收了相当于充电 .等到电容的电压和电源电压相等 即饱和时充电完成,后面不会再有电流通过,所以输出电压为0.
所谓隔直流并不是直流电不能通过 刚开始电容的电压还没有上升到和输入电压相等,后面会有电流通过
等到电压相同后面没有才没有电流,所以说是隔直流.
再来说一下交流电
我们可以看到输出电压的波形和输入电压的波形类似
先说上升的一段,刚开始时 充电一瞬间电容相当于短路,之后电容产生阻碍 后面的输出电压应该是要降低的 但是我们通的是交流电 我们输入的电压也在不断增加 所以后面输出电压也在增加.
再看下降一段 产生的阻碍也在降低 但是我们电压降低所以输出的电压也降低 两段的波形类似.但是不管怎么样 电容产生的是有阻碍的,所以在图中我们可以看到输出电压比输入低一点.
聪明的小伙伴可以发现,电容容量越大 电容的充电速度越慢 输入电压变换的频率越快 输出电压和输入电压的波形结果越相似,因为频率太快电容还来不及充电.若是充电速度和频率变换的速度相近 电容产生的阻碍会非常大,那么产生的电压都会被电容吸收.
这里引入两个公式 我们可以看出电容越大 截止频率越低 产生的容抗越小 ,在这里我们把产生的容抗看成一个电阻 电阻越小阻碍越小.
接下来我们看一下常见的两个电路 高通滤波器和低通滤波器.
高通滤波器是为了让其通过高频率的信号 阻隔低频率的信号 ,低通滤波器也是这样
先看高通滤波器
聪明的小伙伴们都知道高频率的波形 电容产生的容抗特别小 几乎为零,这时候输出电压和输入电压几乎相似 . 低频的波形 电容产生的容抗比较大 所以呢输出电压和输入电压相比损失的比较严重.相当于隔绝低频.
低通滤波器呢 电容接地,低频率的信号阻碍较大 ,不走下面电容的那条路 对于高频率信号来讲,下面电容接地阻碍几乎为零相当于短路,所以高频的信号都会走下面接地的那条路.
我们画pcb的时候电路 在电源的部分都会加上电容来滤波 加高电容是为了滤除低频率的波 加低电容是为了滤除高频率的波
比如说这个电路电压输入为5V我们通过一个降压芯片 来使输出电压为3.3V 它的输入VIN和输出VOUT都用两个电容并联来滤波,大的电容滤除低频率信号,小的电容来滤除高频率信号.所以输入和输出的电压都是一个比较稳定的,我们也可以得到自己想要的结果.之所以来滤波是为了防止输出的电压突然变大来造成我们后面电路的烧毁.
这时候又会有人说 我们平时在电路中用的都是锂电池输出的是直流电 为什么需要滤波呢?而且我们直流电怎么通过电容呢?
在我们开关电源的时候还有数字电路 会产生一些噪声这些噪声会叠加到锂电池的直流电压上,我们加上电容接地. 会很好的滤除掉这些噪声.得到我们想要的电压.
我们来看这个电路
[锂电池+] ---> [负载] ---> [地] | +-- [电容] --+ | [地]
初始充电阶段（电路刚通电时）:
电容两端电压 VC=0VC=0（初始状态）。
锂电池通过负载电阻对电容充电，电流从正极流向电容正极板。
充电电流逐渐减小，直到电容电压 VC=V电池VC=V电池（与电池电压相等）
充电完成后（稳态）:
电容电压 VC=V电池VC=V电池，此时充电电流降为0 这个时间很短几乎一瞬间 电容与电池电压相等，两者之间没有电势差，因此主通路电流完全由负载决定，电容既不吸收电流也不释放电流。
所以我们可以得出电容只在电压产生波动的时候才起作用!
结论:
我们在后面画电路的时候只要记得 滤除高频率的波就加一个小电容接地 滤除低频率的波就加一个大电容接地即可, 我们平时都是让一个大电容和一个小电容并联接地 这样既可以同时滤除两种波让我们的电路输出更加稳定!