3.2 电容
电容器简称电容，是最常见的电子元器件之一，用字母符号C表示。顾名思义，电容器就是“存储电荷的容器”，故电容器具有存储一定电荷的能力。
电容的主要应用有：滤波、退耦、耦合、通交隔直、储能、放电、分压、降压、谐振、调谐、X电容、Y电容、微分电容、积分电容、分频、旁路、中和等，本节介绍一些电容的常见应用。
3.2.1 电容的充电、放电
正像水桶可以盛水一样，顾名思义，电容就是可以储存或释放电荷的容器，电容器简称电容，如图3-12所示。
图3-12 水桶与电容相似
使电容带电的过程叫充电，使电容失电的过程叫放电。如图3-13（a）所示是电容进行充电示意图，图3-13（b）所示是电容充满电示意图，图3-13（c）所示是电容进行放电示意图。
图3-13 电容充电、放电示意图
从电容的充电、放电过程中，可以得到这样的结论：电容两端的电压不会发生突变。这是因为电容两极板上的电荷只能逐步积累或逐渐减小，不会发生突变，因此，电容两端的电压也不可能发生突变。
3.2.2 电容的通交流隔直流
当电容接通直流电源时，仅在刚接通的短暂时间内发生充电过程，在电路中形成短暂的充电电流。充电结束后，因电容两端的电压等于电源电压，电路中没有电荷移动，电流为零，相当于电容把直流电流隔断，这就是电容具有的隔直流的作用，简称“隔直”，隔直仿真示意图如图3-14（a）所示，图中示波器B输入的是直流10V信号，示波器C输入的是经过电容后的信号。当电容接通交流电源时，由于交流电的大小和方向随时间不断变化，使得电容反复地进行充、放电，在电路中形成持续的充、放电电流，相当于交流电流能够通过电容器，这就是电容具有的通交流的作用，简称“通交”，通交仿真示意图如图3-14（b）所示。但必须指出，这里的交流电流是电容反复充、放电形成的，并非电荷真能够直接通过电容的介质。
图3-14 电容的通交流隔直流仿真示意图
3.2.3 电容的滤波、退耦
（1）电容的滤波
用在滤波电路中的电容称为滤波电容，电容滤波电路是使用得最多也是最简单的滤波电路，电容滤波电路原理图如图3-15所示。
图3-15 电容滤波电路原理图
在整流电路（VD1～VD4）的输出端并联一较大容量的电解电容C1，利用电容对电压的充放电作用，使输出电压趋于平滑。该形式的滤波电路多用于小功率的电源电路中。
（2）电容的退耦
用在退耦电路中的电容称为退耦电容。在多级放大器的直流电压供给电路中或集成电路中使用这种电容电路，退耦电容可以消除每级放大器之间的有害低频交链。退耦电容原理图如图3-16所示，图3-16（a）中的C，图3-16（b）中的C1为退耦电容。
图3-16 退耦电容原理图
3.2.4 耦合、旁路电路
把前一级电路的信号输送至后一级电路的传输元件称为耦合元件，电容耦合的好处是“隔直通交”，这样前、后级电路的静态工作点互不影响，而交流信号可顺利通过。图3-17（a）为甲电路信号耦合到乙电路示意图；图3-17（b）电路中的C1、C2为耦合电容。
图3-17 耦合、旁路电路
把某支路的信号短路到地称为旁路，如图3-17（b）所示的C3就是发射极旁路电容，C3把发射极上的交流信号旁路到地。
3.2.5 X电容、Y电容
常规电容分为X电容、Y电容，它们用于EMI（电磁干扰）/RFI（射频干扰）抑制中。如图3-18所示是开关电源的输入电路，C1、C2为Y电容，设电源输入线上火下零，则火线上的共模高频干扰信号通过Y电容C1到地，零线上的共模高频干扰信号通过Y电容C2到地，这样共模高频干扰信号就不能加到后级电路中，到达了抑制共模干扰信号的目的。
图3-18 开关电源输入电路中的X电容、Y电容
电路中的C3为X电容，由于高频干扰信号频率比较高，C3对高频干扰信号的容抗小，这样差模高频干扰信号通过X电容C3组成回路，而不能加至后级的电路中，从而达到了消除差模高频干扰信号的目的。
3.2.6 电容的储能、放电
电容的储能、放电电路原理图如图3-19所示，这是一款电磁炉的单片机复位电路。上电开机时，由于电源电压刚建立，VT3不足以导通，随着开机时间的延长，电源电压趋于稳定，使稳压管VZ1击穿导通导致VT3导通，其集电极电压在C7上充电，充满后C7开始放电送至单片机的
脚，从而使
脚从低电平变为高电平而完成复位，其中R4为关机放电电阻，为下次开机提供快速复位。
图3-19 电容的储能、放电电路原理图
3.2.7 电容分压、降压
（1）电容分压
由于电容对交流电会产生容抗，容抗的性质与电阻的阻抗类似，因此，将几个电容串联在一起时，也会同样产生分压作用。
图3-20是示波器输入电路中的衰减器，为了减小发布电容对输入阻抗的影响，每一分压电阻均与分压电容并联。图中的C1～C4为分压电容。
图3-20 分压电容应用电路
（2）电容降压
由于电容具有容抗的作用，因此可以在一些要求简单的电路中对交流市电进行降压，如图3-21所示，C1就是降压电容。
图3-21 电容降压电路原理图
3.2.8 微分电容、积分电容
（1）微分电容
微分电路如图3-22所示，图中的电容C1就是微分电容。微分电路中要求RC时间常数远小于脉冲宽度Tx，从波形图中可以看出微分电路将输入的矩形脉冲信号变成了尖顶脉冲。微分电路能够取出输入信号中的突变成分，即取出输入信号中的高频成分，去掉低频成分。
图3-22 微分电路
（2）积分电容
积分电路如图3-23所示，图中的电容C1就是积分电容。在积分电路中，要求RC电路中是时间常数远大于脉冲宽度Tx，从波形图中可以看出输入的是矩形波，输出的是锯齿波，积分电路能够取出输入信号的平均值。
图3-23 积分电路
3.2.9 分频电容
音响电路中常有分频电路，分频电路原理图如图3-24所示。图3-24（a）电路中的C2就是分频电容，这是二分频电路。从功率放大器输出端输出的是全频域音频信号，既有低频信号，也有中频、高频信号，由于有分频的存在（容量合理的设计），它对低频、中频的容抗大，这样低频、中频信号就不能通过C2送至高频扬声器LS2，而只能通过低频扬声器LS1放音了。
图3-24（b）是用两个电解电容C1、C2反极性串联组成无极性电容，这个无极性电容就是起到分频的作用。
图3-24 分频电路
3.2.10 电容的旁路、中和
（1）电容的旁路
图3-25是分压式放大电路，图中的C3就是旁路电容。C3容量大，容抗就小，容抗比R4小得多，所以交流信号电流不流过R4，而是通过C3到地的，R4上没有交流电压降，就是说C3把交流电压降旁路到地了。
图3-25 电容的旁路原理图
（2）电容的中和
一般在中频放大电路中，为了消除寄生振荡，利用人为的外部反馈电流和晶体管内极间电容造成的反馈电流大小相等、相位相反、互相抵消的办法，来克服极间电容造成的影响。
如没有中和电容它会造成寄生振荡，主要是影响中频放大电路工作的稳定。电容的中和电路原理图如图3-26所示，图中的C2就是中和电容。
图3-26 电容的中和电路原理图