【电子电路】电容的工作原理、分类及几大用途

电容是什么？

在电子电路中，电容是很重要的元器件之一。甚至全球的电子元器件产品中有百分之40以上是电容。基本上所有的电子设备中都能找到电容的身影，设想一下如果没有电容该是多么可怕的一件事。那么电容究竟是什么？电容（Capacitance）亦称作“电容量”，是指在给定电位差下自由电荷的储藏量，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，储存的电荷量则称为电容（引自百度百科）。电容就像三明治一样，上下两层中间夹心，即上下两层导体中间夹着绝缘体。

电容的工作原理

电容是通过两个电极线路，依次连接电源的上下正负级，这个过程是充电的过程，当端元断开以后，会有电压残留下来，这个时候使用万用表测量就会测得电压值。当接入负载以后电容器就会进行快速放电，和电池类似，但是电容充电和放电的速度很快具有快速充电和快速放电特性。

电容的分类

按照结构分三大类：固定电容器、可变电容器和微调电容器。
按电解质分类：有机介质电容器、无机介质电容器、电解电容器、电热电容器和空气介质电容器等。
按用途分有：高频旁路、低频旁路、滤波、调谐、高频耦合、低频耦合、小型电容器。
按制造材料的不同可以分为：瓷介电容、涤纶电容、电解电容、钽电容，还有先进的聚丙烯电容等等
高频旁路：陶瓷电容器、云母电容器、玻璃膜电容器、涤纶电容器、玻璃釉电容器。
低频旁路：纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、涤纶电容器。
滤波：铝电解电容器、纸介电容器、复合纸介电容器、液体钽电容器。
调谐：陶瓷电容器、云母电容器、玻璃膜电容器、聚苯乙烯电容器。
低耦合：纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、涤纶电容器、固体钽电容器。
小型电容：金属化纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、聚苯乙烯电容器、固体钽电容器、玻璃釉电容器、金属化涤纶电容器、聚丙烯电容器、云母电容器。

电容的几大用途:

1、 隔直流：电容具有通交隔直的作用，即通交流隔直流。如图当交流加直流经过电容时，只有交流通过了。

2、 耦合
电容耦合是通过电场感应的电路节点之间的位移电流在电气网络内或远距离网络之间转移能量。这种耦合可能会产生有意或无意的影响。在最简单的实现中，电容耦合是通过在两个节点之间放置一个电容器来实现的。在对电路中的许多点进行分析的情况下，可以用矩阵形式描述每个点和点之间的电容。
电容耦合通常是无意的，例如相邻的两条导线或PCB走线之间的电容。一个信号可能与另一个信号电容耦合，并导致看似噪声的信号。为了减少耦合，电线或走线通常尽可能分开，或者地线或地平面在可能相互影响的信号之间运行，以便线路电容耦合到地而不是彼此。高频（10MHz）或高增益模拟电路的原型通常使用构建在接地平面上的电路来控制不需要的耦合。如果一个高增益放大器的输出电容耦合到它的输入，它可能变成一个电子振荡器。

3、旁路(去耦)：
去耦，在电子学中，表示不让能量通过一个电路传递到另一个电路。起旁路作用的电容我们称之为旁路电容，起去耦作用的电容我们称之为去耦电容。比如我们的电路中不需要低频交流信号，那么我们就可以旁路个电容将交流信号引到地。

4、滤波：
简单来说，滤波电容就是将电压变为稳定的直流，滤除一些不需要的高频低频信号，其本质就是利用了电容的充电原理，电容充电之后再放电，就像湍急的水流放入水缸中，再从水缸放水就稳定了。

5、温度补偿
有些材料造出的电容器，比如磁片电容，有容量会随温度变化而变化的特性，一般认为不好，不利于电路的稳定，但有时也刚好可以利用这个特性作为温度度补偿。

6、计时
例如有时候我们想通过硬件进行延时，就可以通过电阻电容连接，利用电容的充放电原理进行延时供电，当然这里延时时间要看电容的容值了。

7、调谐
可变电容的调谐作用在直接放大或检波电路里是LC谐振频率与接收的信号频率相同，接收信号达到振幅最大。在外差式LC调谐电路里，则是作为产生一个本地振荡频率同要接收信号混频后差出一个带有接收信号特征的中频，然后由中频放大电路和后级检波低放完成其它环节的作用。

8、储能：
前文一直在说电容像电池一样可以存放电量，所以也常利用电容的这个特性使用，例如相机的闪光灯，通过电容进行闪灯控制。