微网（micro-grid，microgrid），也译为微电网，是指由、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以。是智能电网的重要组成部分。
　　电缆阻抗
　　电缆的特性阻抗是电缆中传送波的电场强度和磁场强度之比。 （伏特/米）/（安培 /米）=欧姆 欧姆定律表明，如果在一对端子上施加电压（E） ，此电路中测量到电流（I） ，则 可以用下列等式确定阻抗的大小，这个公式总是成立： Z=E/I 无论是直流或者是交流的情况下，这个关系都保持成立。 特性阻抗一般写作 Z0（Z 零） 。如果电缆承载的是射频信号，并非正弦波，Z0 还是等于电缆上的电压和导线中的电流比。所以特性阻抗由下面的公式定义： Z0 = E / I 电压和电流是有电缆中的感抗和容抗共同决定的。 所以特性阻抗公式可以被写成 后面这个形式： 其中 R=该导体材质（在直流情况下）一个单位长度的电阻率，欧姆 G=单位长度的旁路电导系数（绝缘层的导电系数） ，欧姆 j=只是个符号，指明本项有一个+90'的相位角（虚数） π=3.1416 L=单位长度电缆的电感量 c=单位长度电缆的电容量 注：线圈的感抗等于 XL=2πfL，电容的容抗等于 XC=1/2πfL。从公式看出，特 性阻抗正比于电缆的感抗和容抗的平方根。
　　微网电缆阻抗主要功能　　1、上具有调节RL阻抗及感抗的开关，根据现场实验测量需要，
　　2、可以任意调节。可以在控制台上可以调节RL阻抗及感抗，实现高效率检测。
　　3、内置RL阻抗及感抗是高精度元器件，满足长时间工作，不会因为温度升高引发阻抗变动而影响试验结果。
　　4、可以精确模拟0-500米微网接入电缆的阻抗及感抗，满足分布式电源实验检测需要。
　　5、模拟电缆长度的步进是50米，可以任意远程切换、快速调节及选择，无需更换电缆接头。要求　　1、可以模拟在母线运行工作过程不同电缆位置的接地故障。（前半部分0-250米任意可调、后半部分任意可调、中间点接地，详见下面面板工作示意图）。
　　2、50米电缆的正序阻抗技术要求：正序电阻为0.008欧姆，电抗为0.0035欧姆。内置有3路通道，满足三相电力并网模拟试验。
　　3、50米电缆的技术要求：零序电阻为0.01欧姆，为0.005欧姆。内置有1路通道，满足模拟零线并网模拟试验。技术说明　　1、正序电阻为0.008Ω/50米，电抗为0.0035Ω/50米，零序电阻为0.01Ω/50米，电抗为0.005Ω/50米。
　　2、可根据实验的性能参数检测要求，通过面板按键控制任意组合模拟线路长度，控制操作快捷简单，整机采用电路控制，具有温度等完善的保护功能。
　　3、主机内置的电路解决了客户关注的抗电流冲击性，电路参数进一步提高，安全稳定性及可靠性增加。
　　4、主机在工作时可随意切换（不用考虑先停机后再加载），用户在操作过程更简便直观。
　　5、主机内置有A、B共2部分，分别可选按键有“直通、50米、100米、150米、200米、250米”共6档，A、B分别模拟250米。最大模拟500米。同时每相配接地电阻用于模拟对地短路电流（0.7Ω1Ω和2Ω三档，每相可单独加载）。
　　6、电感、电阻均采用特殊工艺，附加参数低，温漂极低，长时间工作整个温度变化范围内参数变化小于千分之一。可选配件　　1、接地故障短路模拟装置，可模拟单相、三相或任意2相短路故障，可模拟0.7Ω、1Ω、2Ω接地短路故障，模拟相相短路故障、相地短路故障。
　　2、接地故障短路模拟装置，可模拟单相、三相或任意2相短路故障，可模拟0.1Ω---2Ω接地短路故障，模拟相相短路故障、相地短路故障。最大短路电流2300A。举例　　ACLT-4050通过权威机构鉴定检测，是国内唯一通过鉴定的高精度试验装置。
　　ACLT-4050已成功应用于中国电力科学研究院、上海电力学院、内蒙电科院等微网系统，是继电保护程序开发必备的试验装备。内蒙电科院连续三次追加采购。
　　北京群菱能源科技提供微网仿真试验检测平台，包括：
　　1、线路阻抗模拟负载：精确快速模拟0-500米接入电缆的阻抗。
　　2、接地故障模拟装置：模拟0.1欧—2欧接地故障短路，相相短路，相地短路。
　　3、风机发器：转速可调，任何风力发电参考唾手可得。
　　4、柴油机发电模拟器：无需加柴油，无需静音处理，无需考虑排废气。
　　5、微网集成控制软件：群菱专利产品，可监测、远程
　　6、光伏模拟器：模拟光伏组件发电与输出
　　7、交流负荷模拟装置：一级负荷、二级负荷、模拟，各种用电工况模拟。
　　8、并网谐波闪烁测量装置：并网电能质量精确测量。
&|&相关影像
互动百科的词条（含所附图片）系由网友上传，如果涉嫌侵权，请与客服联系，我们将按照法律之相关规定及时进行处理。未经许可，禁止商业网站等复制、抓取本站内容；合理使用者，请注明来源于。
登录后使用互动百科的服务，将会得到个性化的提示和帮助，还有机会和专业认证智愿者沟通。
此词条还可添加&
编辑次数：1次
参与编辑人数：1位
最近更新时间： 06:07:32
申请可获得以下专属权利：
贡献光荣榜&p&刚看到吓我一跳，点开仔细看了一下是半导体刻蚀机，不是半导体光刻机。&/p&&p&有进步值得鼓励，但是核心技术设备半导体光刻机还得加油啊，任重而道远。&/p&&p&#########################################################################&/p&&p&附上部分专业名词的Wikipedia和Baidupedia&/p&&p&光刻：&a href=&///?target=https%3A//zh.wikipedia.org/wiki/%25E5%E5%2588%25BB& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&https://&/span&&span class=&visible&&zh.wikipedia.org/wiki/%&/span&&span class=&invisible&&E5%85%89%E5%88%BB&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&/p&&p&&a href=&///?target=http%3A///link%3Furl%3Dh4Jf40uYx-RiqEq4jVIP8bVWUEdiP3lAH3dmM3VBmV8VUAOqr_HRrM9QRcxuYyLUVqT8PLSpUHVZ_EiLzDpUVVmFAGLDfoSRyQX-l_n3wNC& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&光刻_百度百科&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&/p&&p&刻蚀：&a href=&///?target=https%3A//zh.wikipedia.org/wiki/%25E5%2588%25BB%25E8%259A%2580& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&https://&/span&&span class=&visible&&zh.wikipedia.org/wiki/%&/span&&span class=&invisible&&E5%88%BB%E8%9A%80&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&/p&&p&&a href=&///?target=http%3A///link%3Furl%3DZgBrlqIaA3UAvi2VQYNxXw73sHGWRqbN3T_WukQq97JAkIcD_VI3ueHJNBqLmwkztu6V_6sSbGQZmjXseIfG7s2FqKf2Up9WLTuFWHNoYSC& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&刻蚀_百度百科&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&/p&&p&半导体器件制造：&a href=&///?target=https%3A//zh.wikipedia.org/wiki/%25E5%258D%258A%25E5%25AF%25BC%25E4%25BD%%%25E4%25BB%25B6%25E5%%25E9%& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&https://&/span&&span class=&visible&&zh.wikipedia.org/wiki/%&/span&&span class=&invisible&&E5%8D%8A%E5%AF%BC%E4%BD%93%E5%99%A8%E4%BB%B6%E5%88%B6%E9%80%A0&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&/p&&p&#########################################################################&/p&&p&附上intel的一个22nm的广告，里面很生动的展示了集成电路是怎么被生产出来的。&/p&&p&intel：&a href=&///?target=http%3A///video/avFfrom%3Dsearch%26seid%3D& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&The Making of a Chip with 22nm 3D Transistors&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&/p&&p&#########################################################################&/p&&p&我这个没什么干货的答案大家点了这么多赞和感谢让我惶恐不已，给大家贴上几个本题下更好的答案以作补充。&/p&&p&&a class=&member_mention& href=&///people/f810c2d6b819e87e10c9869fec654d69& data-hash=&f810c2d6b819e87e10c9869fec654d69& data-hovercard=&p$b$f810c2d6b819e87e10c9869fec654d69&&@Tau Lu&/a& 的答案：&a href=&/question//answer/& class=&internal&&日的新闻报道「中国芯力量」是否意味着中国很快就能完成5纳米刻蚀机的开发工作？ - Tau Lu 的回答 - 知乎&/a&&/p&&p&&a class=&member_mention& href=&///people/200f4fb7ba7dc7a7673ad5& data-hash=&200f4fb7ba7dc7a7673ad5& data-hovercard=&p$b$200f4fb7ba7dc7a7673ad5&&@张可乐&/a& 的答案：&a href=&/question//answer/& class=&internal&&日的新闻报道「中国芯力量」是否意味着中国很快就能完成5纳米刻蚀机的开发工作？ - 知乎用户的回答 - 知乎&/a&&/p&&p&@一颗小芒果 的答案：&a href=&/question//answer/& class=&internal&&日的新闻报道「中国芯力量」是否意味着中国很快就能完成5纳米刻蚀机的开发工作？ - 一颗小芒果的回答 - 知乎&/a&&/p&
刚看到吓我一跳，点开仔细看了一下是半导体刻蚀机，不是半导体光刻机。有进步值得鼓励，但是核心技术设备半导体光刻机还得加油啊，任重而道远。#########################################################################附上部分专业名词的Wikipedia和Ba…
&img src=&/v2-dfea2d470_b.jpg& data-rawwidth=&1099& data-rawheight=&699& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1099& data-original=&/v2-dfea2d470_r.jpg&&&b&
最近不少知友加关注并私信我一些硬件相关的问题，但是由于我平时工作忙实在没有时间去认真回复每个朋友的私信，并且也不是几句话就能解释清楚的。所以为了感谢这些朋友的支持，我决定抽空做几期图解电路图系列文章，来详细讲解一些经典的电路，跟大家一起进步。另外，虽然我已经转做软件了，但是对硬件的爱丝毫不会减少，请大家放心。朋友们有什么经典电路想了解也可以私信我，如果感兴趣的人比较多的话，我也会挤时间单独出一期文章来讲解。你们的支持是我前进的动力，一起加油。刚把得。（写到最后，都要呼吸困难了，求赞，求安慰。））&/b&&p&&b&
好了，废话不多说，第一期图解电路图系列，我们来讲解一个非常经典的OCL差分功放电路。学模拟的朋友都知道，多数入门模拟的新人第一个小作品基本就是电源啊，功放啊这些比较简单，又比较实用的电路。所以，这里第一个电路就选了这个经典的功放电路。看图。&/b&&/p&&p&&b&&img src=&/v2-dfea2d470_b.jpg& data-rawwidth=&1099& data-rawheight=&699& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1099& data-original=&/v2-dfea2d470_r.jpg&&
（图一 完整 OCL差分放大电路）&/b&&/p&&p&&b&看到这个电路图，可能一些刚入门的朋友会有点蒙。不用怕，只要心里默念OCL大法好，就能看懂了。哈哈，开个玩笑啦。现在开始带大家一起来分析这个电路。我的方式是从简到难，从框架到细节这样的顺序来讲解电路，先讲框架，然后逐渐加添加电路细节，所以大家跟上思路。&/b&&/p&&p&&b&（一）第一步，尽可能的抽象这个电路图，会等效成什么样子那？&/b&&/p&&p&&img src=&/v2-0d6f73d4ccaa0df_b.jpg& data-rawwidth=&512& data-rawheight=&382& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&512& data-original=&/v2-0d6f73d4ccaa0df_r.jpg&&&b&
（图二 OCL等效电路）&/b&&/p&&p&对，就是上面这个电路，整个OCL电路可以等效为一个大功率的运放，加上几个电阻电容构成了一个同向放大器，就是这么简单。为了便于理解，我把等效电路中电阻电容的编号也跟原图中对应起来了，大家看出区别和联系来了吗？所以整个功放的增益怎么算？截止频率怎么算？是不是很简单？什么，你不懂运放？来来来，打开电脑，打开浏览器，调出收狗输入法，输入“清华大学模拟电子技术基础”，先从头看一遍。什么，你看不懂？好吧，出门右转，那边工地上还在招搬砖工，快去报名吧。晚了来不急了老哥！好了， 如果上面的等效电路你能够看明白，那么这个OCL电路你也就弄明白了，当然，除了一点具体的实现细节还需要跟你讲解一下。来来来，我们一步步还原上面的完整电路。&/p&&p&&b&（二）实际的运放功率不够大怎么办？ 你首先想到的是什么？ 没错，后级加上大功率三极管。看下图。&/b&&/p&&p&&img src=&/v2-7bb9e05eb527a91bf3cbe5e3e6089dc5_b.jpg& data-rawwidth=&855& data-rawheight=&573& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&855& data-original=&/v2-7bb9e05eb527a91bf3cbe5e3e6089dc5_r.jpg&&
（图三 使用图腾柱提高输出功率）&/p&&p&如上图，在运放的后级加上一级图腾柱来提高功放的输出功率，什么，你问我为啥后面的两个三极管Q1，Q2叫做图腾柱？呵呵，鬼知道，可能是因为图腾象征着力量吧，这两个三极管给了你力量咯。眼尖的小伙伴开始抱怨了，亲，你这个电路不科学啊，后面图腾柱的两个基极直接接在一起会有交越失真的幺。&/p&&img src=&/v2-04becbb04258b_b.png& data-rawwidth=&125& data-rawheight=&113& class=&content_image& width=&125&&&p&没错，少年。确实会存在交越失真，我们要保证两个三极管时刻处于导通状态，怎么办呐？当然是给两个三极管都提供一个维持导通的偏执电压喽。看下图。&/p&&p&&b&（三）消除大功率三极管的交越失真&/b&&/p&&p&&img src=&/v2-d8ac6ea1e13ee_b.jpg& data-rawwidth=&720& data-rawheight=&485& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&720& data-original=&/v2-d8ac6ea1e13ee_r.jpg&&
（图四 通过添加偏置电压，消除功率三极管的交越失真）&/p&&p&这个时候又有人开始吐槽了，加偏置电压我懂，但是为啥加了个三极管Q3来提供偏置那？哈哈，这就要说道这个传说中的倍压电路了。我们只看Q3，R4,R5，请告诉我Q3集射极之间电压是多少？如果忽略三极管基极电流的话，是不是Vce=Vbe*(R4/R5+1)对不对？这样我们如果把R4换成一个电位器是不是就可以调节Q3两端的电压了？这个可调电压正好提供给Q1,Q2作为偏置电压。当然，因为三极管IC-Vbe传输特性曲线非常陡，偏置电压稍大一点，集电极电流就会爆涨，所以，为了能够更方便的调节偏置电压，我们会在Q1,Q2发射极之间串联一个小的反馈电阻，如下图。R8,R9作为发射极反馈电阻来维持Q1，Q2空载偏置电流在一个比较小的量级上，减小空载功耗，减小发热。&/p&&p&&b&（四）通过添加反馈电阻限制Q1Q2的静态偏置电流&/b&&br&&/p&&p&&img src=&/v2-9fd84aeb99552ee0badae371cfb1ccfb_b.jpg& data-rawwidth=&710& data-rawheight=&473& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&710& data-original=&/v2-9fd84aeb99552ee0badae371cfb1ccfb_r.jpg&&
（图四 通过添加反馈电阻限制Q1Q2的静态偏置电流）&br&&/p&&p&小伙伴们这个时候高兴了，看上去现在这个电路已经可以工作了，没啥大毛病，然而让我们算一笔账，如果设计最大输出功率为20W，喇叭阻抗8欧姆，那么功率三极管输出最大电压17.9V，最大电流将要达到2.236A，如果假定Q1,Q2的增益为50（在大电流的时候，三极管的增益会大大降低），那偏置电路要提供最大电流为44.7mA，然而看图中，R6，R7加上倍压电路流过的最大电流也就2.34mA，所以偏置电路根本无法提供这个大的电流，所以我们有必要在功率放大级之前再加一级驱动电路。给功率级提供足够的驱动电流，如下图。&/p&&p&&b&（五）给功放级添加前级驱动电路&/b&&br&&/p&&br&&p&&img src=&/v2-ec865fceeb7_b.jpg& data-rawwidth=&831& data-rawheight=&587& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&831& data-original=&/v2-ec865fceeb7_r.jpg&&
（图五 跟功率三极管增加前置驱动电路）&/p&&p&看到没，红框里面就是为驱动后级的大功率三极管增加的前置驱动电路，可以看出，增加Q1来驱动Q4，Q2驱动Q5，并且把后级的偏置电路移到前级驱动电路中去了，因为驱动电路采用的是设计跟随器的结构，所以可以这样做，Q4，Q5基极偏置电压仍然可以通过倍压电路控制，只不过这个时候的倍压电路Q3集射极之间的电压要包括驱动级Q1，Q2的偏置电压，所以VceQ3= 4* Vbe。并且在Q1Q2基极之间加上了一个电容，这是为了保证交流信号流过时，Q1，Q2基极看到的交流阻抗相等（说白了就是电容C3把Q1,Q2基极交流短路了，所以看到的的交流阻抗肯定一样啊）&/p&&p&
实际上，到此为止，这个电路已经可以实际工作了，当然还需要在各路电源上添加必要的滤波电容。但是那，由于受到运放价格，运放最大工作电压，以及模拟发骚友不断发骚精神的影响，很多成品电路并不会采用运放作为前级电压放大的，所以接下来，我们看看一看如何用三极管实现电压放大。说白了，要模拟运放，就需要提供一个非常大的开环电压增益，然后通过反馈电阻稳定实际的放大倍数。&/p&&p&&b&（六）用两级共射放大器实现电压放大&/b&&/p&&p&&img src=&/v2-eeebc530df327a0de0f72ec_b.jpg& data-rawwidth=&811& data-rawheight=&555& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&811& data-original=&/v2-eeebc530df327a0de0f72ec_r.jpg&&
（图六 共射放大器实现电压放大的功放电路）&/p&&p&如上图，主要增加了两级共射级放大电路，Q6作为第一级电压放大，并且在其发射极加上反馈电阻，R2主要给Q6提供静态电流，对于交流信号，C5近似短路，所以R2并联R13，与C2，R3构成反馈，来控制整个环路的增益，另外需要注意的一点是，因为使用了两级共射放大器，Q7集电极的静态电压不为0，所以放大后的电压信号需要经过C4交流耦合到后级驱动电路，有时候，我们并不希望中间环节通过电容耦合信号，这样容易导致低频信号的丢失，以及相位偏转，引起电路自激。这个时候，就到了那个牛逼哄哄的差分放大电路出场了。&/p&&p&&b&（七）差分电路作为第一级放大&/b&&/p&&img src=&/v2-fb4e7e52dbfdc9d87cde31_b.jpg& data-rawwidth=&724& data-rawheight=&519& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&724& data-original=&/v2-fb4e7e52dbfdc9d87cde31_r.jpg&&&p&&b&
（图七 差分放大器作为第一级放大电路）&/b&&/p&&p&
如上图就是在第一级放大电路中加入差分放大器，因为差分放大，两个管子Q6, Q7基极虚短，且Q6的基极已地作为参考，另外反馈电阻R3直接接到了Q7的基极，这样输出端电压就被整个环路控制到跟Q6输入端电压一致le（Q6端是参考地电平，所以输出端被控制为0V），差分放大后再通过一级共射放大，来获得更高的增益，输出直接耦合给后级驱动电路。这样，我们就用三极管放大器完美的模拟了运放。但是，等等，我们真的完美的模拟了运放吗？不，答案是否定的，因为现在的工艺，随便一个运放，开环增益都已经达到10^6了，加上反馈电路，整个电路的增益可以很精确的被设计，但是我们上面这个电路的开环电压增益明显不够，可能同学们要说了，增益不够就多加几级呗。童鞋，你很聪明嘛。但是级数太多很容易导致系统自激，并且也不方便调试。那还有没有方法在不增加放大器级数的前提下，提高增益那？ 当然有，我们伟大的工程师早就设计出了更加狂拽炫酷吊炸天的电路。那就是有源负载，哈哈，现在我们 的电路越来越像原始的OCL电路了，兄弟们，刚把得。&/p&&p&&b&（八）使用有源负载，提高放大器的电压增益。&/b&&/p&&p&&img src=&/v2-3773fffc39f67db0aacb239_b.jpg& data-rawwidth=&969& data-rawheight=&591& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&969& data-original=&/v2-3773fffc39f67db0aacb239_r.jpg&&
（图八 增加有源负载提高放大器增益）&/p&&p&
如上，在驱动级加入了电流源作为有源负载，大大提高了驱动级的电压增益。在差分电路集电极部分加入镜像电流源，一方面作为有源负载使用，另一方面，两个分支互为镜像，电压增益变为单边增益的两倍，而差分电路电路的下方替换为标准的电流源，保证两个分支总电流的稳定。加入了这几部分之后，整个电路的开环增益将约等于两级放大器三极管ft相乘，假设使用的是S8050三极管，增益约等于为300，所以整个电路的开环增益Go=300*300=90000,这对于功放电路来说已经完全够用了。到目前为止，仿佛一切具备了？是的，从理论上来说，仿佛一切都ok了。然而，理想太丰满，显示很骨感，还要考虑电路的稳定性啊老铁， 环路增益这么大，输出功率这么大，电源电压肯定要抖起来了幺，很容易自激，所以我们有必要把前级电压放大和后级功放放大隔离开，否则功率一大就要自激了。如下图，我们增加DC隔离电路。&/p&&p&&b&（九）增加前后级隔离电路，防止自激。&/b&&/p&&p&&img src=&/v2-d090ccf12d78a69c9356faa_b.jpg& data-rawwidth=&955& data-rawheight=&585& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&955& data-original=&/v2-d090ccf12d78a69c9356faa_r.jpg&&
（图九 增加隔离电路，将前后级电源分开）&/p&&p&
如上，通过一个二极管将前后级电源分开，当后级电压突然大幅下降的时候，二极管D3，D4不导通，电容C2，C5给前级供电，当后级电压恢复以后，通过二极管直接给前级供电，并给电容充电，由于前级需要的电流非常小，所以电容C2，C5上的电压基本维持在电源最高电压上，不会随着后级电压大幅度波动，从而实现了隔离的作用。然后，然后，然后还没有完，因为使用了多级电路结构，所以有必要做一些相位补偿。如下图&/p&&p&&b&（十）增加相位补偿电容&/b&&/p&&img src=&/v2-555af8da2de9b24a6f9826_b.jpg& data-rawwidth=&1013& data-rawheight=&599& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1013& data-original=&/v2-555af8da2de9b24a6f9826_r.jpg&&&p&
（图十 增加相位补偿电容）&/p&&p&
可能很多朋友不知道为啥要加这个电容，原因是多级放大器，信号经过每一级放大器都会有个相移，尤其对于高频信号，这个相移会更加明显，如果相移累加到180，那么负反馈就变成了正反馈，整个电路就要自激了，烧管子分分钟的事情。图中在三极管的共射放大器的基极和集电极直接跨接一个pF级的小电容，因为共射放大器的理论相移是180度，但是高频信号会被补偿电容旁路，使相移减小，从而避免整个环路相移累加到180度，然后自激。所以，这个电容还是很有必要的。到现在，整个电路就完美了。如果你想获得更大的功率，那么可以通过并列功率管子的方式实现，如下图。这就跟开始的OCL完整电路图完全一样了。&/p&&p&&b&（十一）并联功率管，实现更大输出功率&/b&&/p&&p&&img src=&/v2-87cafc5beacd86_b.jpg& data-rawwidth=&1111& data-rawheight=&583& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1111& data-original=&/v2-87cafc5beacd86_r.jpg&&
（图十一 并联功率管，实现更大输出功率）&br&&/p&&p&如上图，在输出端，通过并联功率管实现更大功率的输出，但是要注意的一点是，因为三极管是正温度系数的器件（也就是温度越高，同样的集电极电流需要的基极电压越小，换句话说，保持Vbe不变，温度升高---&集电极电流增加---&温度继续升高---&集电极电流继续增加---&GameOver
这很很容易导致管子烧毁），所以，并联管子的时候，务必要在三极管的输入端分别串联一个数十欧的电阻，来实现多个并联管子的电流均衡，防止一个管子电流过大。&/p&&p&啊啊啊啊啊啊啊啊，终于写完了我擦擦擦，写了整整5个半小时，让我吐会血，不知道这篇吐血之作会有几个人能看到最后。哪怕有一个人完整看完，也不辜负我吐这1200ml血了。&/p&
最近不少知友加关注并私信我一些硬件相关的问题，但是由于我平时工作忙实在没有时间去认真回复每个朋友的私信，并且也不是几句话就能解释清楚的。所以为了感谢这些朋友的支持，我决定抽空做几期图解电路图系列文章，来详细讲解一些经典的电路，跟大家一起…
我们来看下图：&br&&img src=&/v2-d9ba76e1c07d636111adcf80b5d0df73_b.jpg& data-rawwidth=&545& data-rawheight=&353& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&545& data-original=&/v2-d9ba76e1c07d636111adcf80b5d0df73_r.jpg&&&br&此图其实非常简单，核心部分就是我们在数字电子技术中学到的施密特触发器。&br&施密特触发器的特点是，根据输入电压的变化，两只晶体管V1和V2中，若V1饱和则V2截止，或者V1截止V2饱和。并且施密特触发器具有继电特性，也即让V1饱和的输入电压与让V1截止的输入电压不同，也因此，施密特触发器常常用于电压甄别器。&br&在实际使用时，V1很容易处于放大状态。&br&对于题主的图，电阻参数选择不正确。&br&我们知道，当晶体管V2饱和后，它的管压降是0.3V，我们看到V2晶体管的集电极电阻是220欧，发射极电阻是120欧，于是流过晶体管V2的电流为：&br&&img src=&///equation?tex=I_%7BV2.C%7D+%3D%5Cfrac%7B28-0.3%7D%7B0.22%2B0.12%7D+%5Capprox+81.5mA& alt=&I_{V2.C} =\frac{28-0.3}{0.22+0.12} \approx 81.5mA& eeimg=&1&&&br&由于施密特触发器的晶体管属于小功率晶体管，故此晶体管非烧掉不可！！！&br&&img src=&/v2-1d712db5e84cd3bc360f48c7d0a887f1_b.jpg& data-rawwidth=&545& data-rawheight=&353& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&545& data-original=&/v2-1d712db5e84cd3bc360f48c7d0a887f1_r.jpg&&&br&我们把220欧改为2.2K，把120欧改为1.2K，则有：&br&&img src=&///equation?tex=I_%7BV2.C%7D+%3D%5Cfrac%7B28-0.3%7D%7B2.2%2B1.2%7D+%5Capprox+8.15mA& alt=&I_{V2.C} =\frac{28-0.3}{2.2+1.2} \approx 8.15mA& eeimg=&1&&&br&这样才对。&br&同理，V1的集电极电阻也改为2.2K。&br&我们设晶体管的放大倍数为30倍，于是V1管的基极电流为：&br&&img src=&///equation?tex=I_%7BV1.B%7D+%3D%5Cfrac%7B8.15%7D%7B30%7D+%5Capprox+0.27mA& alt=&I_{V1.B} =\frac{8.15}{30} \approx 0.27mA& eeimg=&1&&&br&首先要确定发射极电阻1.2K上的电压，为：&br&&img src=&///equation?tex=U_%7BE%7D+%3D8.15%5Ctimes+1.2%5Capprox+9.8V& alt=&U_{E} =8.15\times 1.2\approx 9.8V& eeimg=&1&&，于是当V1导通时，它的基极电压必须是：&br&&img src=&///equation?tex=U_%7BV1.B%7D+%3D9.8%2B0.6%3D10.4V& alt=&U_{V1.B} =9.8+0.6=10.4V& eeimg=&1&&。&br&光敏电阻的参数如下：&br&&img src=&/v2-2dabc6da0d629f42cd1f59d_b.jpg& data-rawwidth=&626& data-rawheight=&473& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&626& data-original=&/v2-2dabc6da0d629f42cd1f59d_r.jpg&&我们看到，当光敏电阻无光照的等效暗电阻为600K，而有光照的亮电阻为5K。&br&设当前无光照，则等效于光敏电阻已经从电路中开路。于是V1的基极电阻为：&br&&img src=&///equation?tex=R_%7BV1.B%7D+%3D%5Cfrac%7B28-10.4%7D%7B0.27%7D+%5Capprox+65.2K%5COmega+& alt=&R_{V1.B} =\frac{28-10.4}{0.27} \approx 65.2K\Omega & eeimg=&1&&&br&我们看到，图中设计的是10K电阻串联50K的可变电阻，显然这是合适的。&br&V1饱和了，那么V2又如何？&br&V2的发射极电压我们已经知道是9.8V，而V1管的集电极电压&img src=&///equation?tex=U_%7BC.V1%7D+%3D9.8%2B0.3%3D10.1V& alt=&U_{C.V1} =9.8+0.3=10.1V& eeimg=&1&&，两者之差为0.3V，小于V2要导通其基极电压必须大于0.7V，也小于其处于放大区所必须的0.6V，故V2必然处于截止状态。&br&当V2截止后，V3基极为高电平，系统具备让V3饱和的条件，继电器也因此会吸合动作。这里的关键是稳压二极管D1稳定电压的确定。&br&设高灵敏继电器的吸合电流为20mA，则有：&br&&img src=&///equation?tex=I_%7BV3.B%7D+%3D%5Cfrac%7B20%7D%7B30%7D+%5Capprox+0.67mA& alt=&I_{V3.B} =\frac{20}{30} \approx 0.67mA& eeimg=&1&&&br&于是稳压二极管的击穿电压为：&br&&img src=&///equation?tex=U_%7BD%7D+%3D28-2.2%5Ctimes+0.67-0.7%5Capprox+25.8V& alt=&U_{D} =28-2.2\times 0.67-0.7\approx 25.8V& eeimg=&1&&&br&故取稳压二极管的稳定电压为22~24V即可。&br&V3必须采用中功率晶体管。&br&现在我们来考虑光敏电阻有光照的情况。&br&有趣的是，当光敏电阻阻值逐渐减小时，V1管的基极电压逐渐降低，它的集电极电流当然也逐渐减小，于是发射极电阻上的电压会降低，从而抵消了光敏电阻的光照阻值变化。&br&也因此，这里就出现了施密特触发器的继电特性。这一点十分重要，这是施密特触发器用于电压甄别器的原因。&br&继电特性如下：&br&&img src=&/v2-3ca405d7ed34dddbb1073e_b.jpg& data-rawwidth=&352& data-rawheight=&226& class=&content_image& width=&352&&是不是和施密特触发器的特性十分想象？&br&同时，V1管会脱离饱和区进入放大区，晶体管的损耗会增加，V1管会因此发热。&br&当光敏电阻的阻值降低到5K时，忽略V1的基极电流，V1的基极电压为：&br&&img src=&///equation?tex=U_%7BB.V1%7D+%3D%5Cfrac%7B28%5Ctimes+5%7D%7B10%2B51%2B5%7D+%5Capprox+2.1V& alt=&U_{B.V1} =\frac{28\times 5}{10+51+5} \approx 2.1V& eeimg=&1&&&br&这个值远远低于发射极电压9.8V，因此V1管截止，继而V2管导通，而V3管截止，继电器释放。&br&继电器线圈反向并联的二极管D2用于泻放继电器线圈产生的反向电动势，防止让V3受反向电压的冲击而损坏。&br&================&br&正好下午没事，居然有空给题主写了这么多，自己都感到十分惊讶。&br&&b&再次提醒题主：图中的V1和V2的集电极电阻必须调整为2.2K，而发射极电阻必须调整为1.2K，否则电路一旦接通这两只晶体管中的一只（最大可能是V1管）会立即烧毁！&/b&&br&&b&另外，最好学会这种分析方法，而不是借助于所谓的仿真。&/b&&br&&b&事实上，在毕设论文答辩时，若看见某位学生用仿真求解电路参数，会被我十分瞧不起。&/b&
我们来看下图： 此图其实非常简单，核心部分就是我们在数字电子技术中学到的施密特触发器。 施密特触发器的特点是，根据输入电压的变化，两只晶体管V1和V2中，若V1饱和则V2截止，或者V1截止V2饱和。并且施密特触发器具有继电特性，也即让V1饱和的输入电压与…
&p&&b&本文未经允许，禁止转载。&/b&&br&&/p&&p&之前的文章中，介绍了电感的一些知识。本文将谈谈电容，介绍电容的知识和如何选型。&/p&&p&&a href=&/p/?refer=hwroad& class=&internal&&谈谈电感 - 硬件之路 - 知乎专栏&/a&&br&&/p&&h2&一、电容的基本原理&/h2&&p&电容，和电感、电阻一起，是电子学三大基本无源器件；电容的功能就是以电场能的形式储存电能量。&br&&/p&&p&以平行板电容器为例，简单介绍下电容的基本原理&br&&/p&&p&&img src=&/057d868ab38aa3ea4ad7be67e9e9f066_b.png& data-rawwidth=&610& data-rawheight=&346& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&610& data-original=&/057d868ab38aa3ea4ad7be67e9e9f066_r.png&&如上图所示，在两块距离较近、相互平行的金属平板上(平板之间为电介质)加载一个直流电压；稳定后，与电压正极相连的金属平板将呈现一定量的正电荷，而与电压负极相连的金属平板将呈现相等量的负电荷；这样，两个金属平板之间就会形成一个静电场，所以电容是以电场能的形式储存电能量，储存的电荷量为&b&Q&/b&。&/p&&p&电容储存的电荷量&b&Q&/b&与电压&b&U&/b&和自身属性(也就是电容值&b&C&/b&)有关，也就是&b&Q=U*C&/b&。根据理论推导，平行板电容器的电容公式如下：&/p&&p&&img src=&/5c03cbbbc3f688aec13ffa_b.png& data-rawwidth=&598& data-rawheight=&161& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&598& data-original=&/5c03cbbbc3f688aec13ffa_r.png&&理想电容内部是介质(Dielectric)，没有自由电荷，不可能产生电荷移动也就是电流，那么理想电容是如何通交流的呢？&/p&&p&&b&通交流&/b&&/p&&p&电压可以在电容内部形成一个电场，而交流电压就会产生交变电场。根据麦克斯韦方程组中的全电流定律：&/p&&img src=&/ad1fbfcc4e58ce_b.png& data-rawwidth=&316& data-rawheight=&64& class=&content_image& width=&316&&&p&即电流或变化的电场都可以产生磁场，麦克斯韦将&b&ε(?E/?t)&/b&定义为位移电流，是一个等效电流，代表着电场的变化。(这里电流代表电流密度，即&i&&b&J&/b&&/i&)&/p&&p&设交流电压为正弦变化，即：&/p&&img src=&/de206f367b3ed9d3c438569a_b.png& data-rawwidth=&144& data-rawheight=&30& class=&content_image& width=&144&&&p&实际位移电流等于电流密度乘以面积：&/p&&p&&img src=&/4d0d45ff6dfa3fd7e53d4ab51b6de318_b.png& data-rawwidth=&338& data-rawheight=&63& class=&content_image& width=&338&&所以电容的容抗为&b&1/ωC&/b&，频率很高时，电容容抗会很小，也就是通高频。&/p&&p&下图是利用&a href=&/?target=http%3A///Products/Electronics/ANSYS-HFSS& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&ANSYS HFSS&i class=&icon-external&&&/i&&/a&仿真的平行板电容器内部的电磁场的变化。&/p&&p&横截面电场变化(GIF动图，貌似要点击查看)&/p&&br&&img src=&/fb97d4d5a6d5abc3bb3683_b.jpg& data-rawwidth=&989& data-rawheight=&727& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&989& data-original=&/fb97d4d5a6d5abc3bb3683_r.jpg&&&p&纵断面磁场变化(GIF动图，貌似要点击查看)&/p&&p&&img src=&/24c8a97a0c05fffdb6642_b.jpg& data-rawwidth=&1235& data-rawheight=&727& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1235& data-original=&/24c8a97a0c05fffdb6642_r.jpg&&也就是说电容在通交流的时候，内部的电场和磁场在相互转换。&br&&/p&&p&&b&隔直流&/b&&/p&&p&直流电压不随时间变化，位移电流&b&ε(?E/?t)&/b&为0，直流分量无法通过。&/p&&p&&b&实际电容等效模型&/b&&/p&&p&实际电容的特性都是非理想的，有一些寄生效应；因此，需要用一个较为复杂的模型来表示实际电容，常用的等效模型如下：&/p&&img src=&/aa77b1a0f879e53f16f94f_b.png& data-rawwidth=&497& data-rawheight=&154& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&497& data-original=&/aa77b1a0f879e53f16f94f_r.png&&&ul&&li&由于介质都不是绝对绝缘的，都存在着一定的导电能力；因此，任何电容都存在着漏电流，以等效电阻&b&Rleak&/b&表示；&/li&&li&电容器的导线、电极具有一定的电阻率，电介质存在一定的介电损耗；这些损耗统一以等效串联电阻&b&ESR&/b&表示；&/li&&li&电容器的导线存在着一定的电感，在高频时影响较大，以等效串联电感&b&ESL&/b&表示；&br&&/li&&li&另外，任何介质都存在着一定电滞现象，就是电容在快速放电后，突然断开电压，电容会恢复部分电荷量，以一个串联RC电路表示。&/li&&/ul&&br&大多数时候，主要关注电容的ESR和ESL。&p&&b&品质因数&/b&&b&(Quality Factor)&/b&&/p&&p&和电感一样，可以定义电容的品质因数，也就是Q值，也就是电容的储存功率与损耗功率的比：&/p&&p&&b&Qc=(1/ωC)/ESR&/b&&/p&&p&Q值对高频电容是比较重要的参数。&/p&&br&&p&&b&自谐振频率(Self-Resonance Frequency)&/b&&/p&&p&由于ESL的存在，与C一起构成了一个谐振电路，其谐振频率便是电容的自谐振频率。在自谐振频率前，电容的阻抗随着频率增加而变小；在自谐振频率后，电容的阻抗随着频率增加而变小，就呈现感性；如下图所示：&/p&&img src=&/c6dbdd49ed03a_b.png& data-rawwidth=&795& data-rawheight=&615& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&795& data-original=&/c6dbdd49ed03a_r.png&&&blockquote&&i&图出自Taiyo Yuden的EMK042BJ332MC-W规格书&/i&&/blockquote&&h2&二、电容的工艺与结构&/h2&&p&根据电容公式，电容量的大小除了与电容的尺寸有关，与电介质的介电常数(Permittivity)有关。电介质的性能影响着电容的性能，不同的介质适用于不同的制造工艺。&/p&&p&常用介质的性能对比，可以参考AVX的一篇技术文档。&/p&&blockquote&&a href=&/?target=http%3A///docs/techinfo/General/dielectr.pdf& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&AVX Dielectric Comparison Chart&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&/blockquote&&p&电容的制造工艺主要可以分为三大类：&/p&&ul&&li&薄膜电容(Film Capacitor)&br&&/li&&li&电解电容(Electrolytic Capacitor)&br&&/li&&li&陶瓷电容(Ceramic Capacitor)&/li&&/ul&&br&&h2&2.1 薄膜电容(Film Capacitor)&/h2&Film Capacitor在国内通常翻译为薄膜电容，但和Thin Film工艺是不一样的。为了区分，个人认为直接翻译为膜电容好点。&p&薄膜电容是通过将两片带有金属电极的塑料膜卷绕成一个圆柱形，最后封装成型；由于其介质通常是塑料材料，也称为塑料薄膜电容；其内部结构大致如下图所示：&br&&/p&&img src=&/0f3fe1d71ae17e97ed9f7dcfb3425cc9_b.png& data-rawwidth=&776& data-rawheight=&457& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&776& data-original=&/0f3fe1d71ae17e97ed9f7dcfb3425cc9_r.png&&&blockquote&&i&原图来自于&a href=&/?target=https%3A//en.wikipedia.org/wiki/Film_capacitor%23/media/File%3AFolko-Aufbau-Metall-Metallisiert-engl.svg& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&维基百科&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&/i&&/blockquote&&p&薄膜电容根据其电极的制作工艺，可以分为两类：&/p&&p&&b&金属箔薄膜电容(Film/Foil)&/b&&/p&&br&&p&金属箔薄膜电容，直接在塑料膜上加一层薄金属箔，通常是铝箔，作为电极；这种工艺较为简单，电极方便引出，可以应用于大电流场合。&/p&&p&&b&金属化薄膜电容(Metallized Film)&/b&&br&&/p&&p&金属化薄膜电容，通过真空沉积(Vacuum Deposited)工艺直接在塑料膜的表面形成一个很薄的金属表面，作为电极；由于电极厚度很薄，可以绕制成更大容量的电容；但由于电极厚度薄，只适用于小电流场合。&/p&&p&金属化薄膜电容就是具有自我修复的功能，即假如电容内部有击穿损坏点，会在损坏处产生雪崩效应，气化金属在损坏处将形成一个气化集合面，短路消失，损坏点被修复；因此，金属化薄膜电容可靠性非常高，不存在短路失效；&/p&&p&薄膜电容有两种卷绕方法：有感绕法在卷绕前，引线就已经和内部电极连在一起；无感绕法在绕制后，会采用镀金等工艺，将两个端面的内部电极连成一个面，这样可以获得较小的ESL，应该高频性能较高；此外，还有一种叠层型的无感电容，结构与MLCC类似，性能较好，便于做成SMD封装。&br&&/p&&img src=&/42d93a824e423edbce4f73_b.png& data-rawwidth=&937& data-rawheight=&345& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&937& data-original=&/42d93a824e423edbce4f73_r.png&&&blockquote&&i&原图出自&a href=&/?target=http%3A//www./techmag/electronics_primer/vol4.htm& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&http://www.&/span&&span class=&visible&&/techmag/&/span&&span class=&invisible&&electronics_primer/vol4.htm&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&/i&&/blockquote&&p&最早的薄膜电容的介质材料是用纸浸注在油或石蜡中，英国人D'斐茨杰拉德于1876年发明的；工作电压很高。现在多用塑料材料，也就是高分子聚合物，根据其介质材料的不同，主要有以下几种：&/p&&img src=&/b5a964bbba9d90bfcd284_b.png& data-rawwidth=&810& data-rawheight=&242& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&810& data-original=&/b5a964bbba9d90bfcd284_r.png&&&p&应用最多的薄膜电容是聚酯薄膜电容，比较便宜，由于其介电常数较高，尺寸可以做的较小；其次就是聚丙烯薄膜电容。其他材料还有聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等等。&/p&&p&薄膜电容的特点就是可以做到大容量，高耐压；但由于工艺原因，其尺寸很难做小，通常应用于强电电路，例如电力电子行业；基本上是长这个样子：&/p&&img src=&/cdab68fc431a9e70225d4_b.png& data-rawwidth=&1358& data-rawheight=&382& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1358& data-original=&/cdab68fc431a9e70225d4_r.png&&&blockquote&&i&截图于&a href=&/?target=http%3A///HighPowerCapacitors.pdf& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&High Power Capacitors For Power Electronics - AVX&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&/i&&/blockquote&&p&引申阅读：&/p&&ul&&li&&a href=&/?target=https%3A//en.wikipedia.org/wiki/Film_capacitor& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Film capacitor&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&br&&/li&&li&&a href=&/?target=http%3A//www./techmag/electronics_primer/vol4.htm& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Capacitors, Part 4
&Film Capacitors [1]&&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&/li&&li&&a href=&/?target=http%3A///docs/techinfo/PowerFilmBrochure.pdf& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&AVX PRODUCT GUIDE FOR MEDIUM & HIGH POWER FILM CAPACITORS&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&br&&/li&&/ul&&br&&h2&2.2 电解电容(Electrolytic Capacitor)&/h2&&p&电解电容是用金属作为阳极(Anode)，并在表面形成一层金属氧化膜作为介质；然后湿式或固态的电解质和金属作为阴极(Cathode)。电解电容大都是有极性的，如果阴极侧的金属，也有一层氧化膜，就是无极性的电解电容。&/p&&p&根据使用的金属的不同，目前只要有三类电解电容：&/p&&p&&b&铝电解电容(Aluminum electrolytic capacitors)&/b&&/p&&p&铝电解电容应该是使用最广泛的电解电容，最便宜，其基本结构如下图所示：&/p&&img src=&/5cd0d14867afaeb424e7f_b.png& data-rawwidth=&928& data-rawheight=&293& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&928& data-original=&/5cd0d14867afaeb424e7f_r.png&&&blockquote&&i&原图出自&a href=&/?target=http%3A//www./techmag/electronics_primer/vol6.htm& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&http://www.&/span&&span class=&visible&&/techmag/&/span&&span class=&invisible&&electronics_primer/vol6.htm&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&/i&&/blockquote&&p&铝电解电容的制作工艺大致有如下几步：&/p&&ul&&li&首先，铝箔会通过电蚀刻(Etching)的方式，形成一个非常粗糙的表面，这样增大了电极的表面积，可以增大电容量；&br&&/li&&li&再通过化学方法将阳极氧化，形成一个氧化层，作为介质；&br&&/li&&li&然后，在阳极铝箔和阴极铝箔之间加一层电解纸作为隔离，压合绕制；&br&&/li&&li&最后，加注电解液，电解纸会吸收电解液，封装成型。&/li&&/ul&&p&使用电解液的湿式铝电解电容应用最广；优点就是电容量大、额定电压高、便宜；缺点也很明显，就是寿命较短、温度特性不好、ESR和ESL较大。对于硬件开发来说，需要避免过设计，在满足性能要求的情况下，便宜就是最大的优势。&/p&&p&下图是基美(Kemet)的铝电解电容产品，大致可以看出铝电解电容的特点。&/p&&img src=&/1efe2ba2b30eadfa22bee_b.png& data-rawwidth=&847& data-rawheight=&437& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&847& data-original=&/1efe2ba2b30eadfa22bee_r.png&&&blockquote&&i&原图截图于&a href=&/?target=http%3A///FEBG_electrolytic_SMD_radial& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&KEMET网站&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&/i&&/blockquote&&p&铝电解电容也有使用二氧化锰、导电高分子聚合物等固态材料做电解质；聚合物铝电解电容的结构大致如下图所示：&/p&&img src=&/10dc26ffa19c385cdb7199_b.png& data-rawwidth=&707& data-rawheight=&310& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&707& data-original=&/10dc26ffa19c385cdb7199_r.png&&&blockquote&&i&原图出自&a href=&/?target=http%3A///%7E/media/webrenewal/support/library/catalog/products/capacitor/polymer/c90e.ashx%3Fla%3Den-us& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Polymer Aluminum Electrolytic Capacitors - Murata&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&/i&&/blockquote&聚合物铝电解电容的ESR较小，容值更稳定，瞬态响应好；由于是固态，抗冲击振动能力比湿式的要好；可以做出较小的SMD封装。当然，湿式的铝电解电容也可以做SMD封装，不过大都是长这样：&img src=&/5ada06ec0f75c_b.png& data-rawwidth=&800& data-rawheight=&322& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&800& data-original=&/5ada06ec0f75c_r.png&&&blockquote&&i&图片来源于百度图片&/i&&/blockquote&&p&而聚合物铝电解电容的封装长这样：&/p&&img src=&/aa21d04feebde4_b.png& data-rawwidth=&288& data-rawheight=&182& class=&content_image& width=&288&&&blockquote&&i&图片来自&a href=&/?target=http%3A///en-us/products/capacitor/polymer& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Murata网站&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&/i&&/blockquote&&p&引申阅读：&/p&&ul&&li&&a href=&/?target=http%3A///en-us/products/emiconfun/capacitor/_b/& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Polymer Capacitor Basics (Part 1):
What Is a Polymer Capacitor?&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&br&&/li&&li&&a href=&/?target=http%3A///en-us/products/emiconfun/capacitor//& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Polymer Capacitor Basics (Part 2):
What Is a Polymer Capacitor?&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&br&&/li&&/ul&&br&&p&&b&钽电解电容(Tantalum electrolytic capacitors)&/b&&br&&/p&&p&钽(拼音tǎn)电解电容应用最多的应该是利用二氧化锰做固态电解质，主要长这样：&/p&&img src=&/2b358d50eebabb292a89a_b.png& data-rawwidth=&940& data-rawheight=&260& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&940& data-original=&/2b358d50eebabb292a89a_r.png&&&blockquote&&i&图片出自&a href=&/?target=http%3A///Tantalum-MnO2& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Solid Tantalum MnO2 Capacitors&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&/i&&/blockquote&&p&固态钽电解电容内部结构大致如下图所示：&/p&&img src=&/355b04df549db85df5c7cd30_b.png& data-rawwidth=&883& data-rawheight=&317& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&883& data-original=&/355b04df549db85df5c7cd30_r.png&&&blockquote&&i&原图出自&a href=&/?target=http%3A///docs/40031/apprippl.pdf& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Vishay技术文档&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&/i&&/blockquote&&p&钽电容与铝电解电容比，在于钽氧化物(五氧化二钽)的介电常数比铝氧化物(三氧化二铝)的高不少，这样相同的体积，钽电容容量要比铝电解电容的要大。钽电容寿命较长，电性能更加稳定。&/p&&p&钽电容也有利用导电高分子聚合物(Conductive Polymer)做电解质，结构与上图二氧化锰钽电容类似，就是将二氧化锰换成导电聚合物；导电聚合物的电导率比二氧化锰高，这样ESR就会更低。&/p&&p&另外还有湿式的钽电容，特点就是超大容量、高耐压、低直流漏电流，主要用于军事和航天领域。湿式的钽电容主要长这样：&/p&&img src=&/3d38ca9c77b39dac5ea506c056e3951d_b.png& data-rawwidth=&461& data-rawheight=&333& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&461& data-original=&/3d38ca9c77b39dac5ea506c056e3951d_r.png&&&blockquote&&i&截图于&/i&&a href=&/?target=http%3A///docs/_vmn-pt1110.pdf& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Vishay技术文档&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&/blockquote&&p&引申阅读：&/p&&ul&&li&&a href=&/?target=http%3A///docs/40076/polymerguide.pdf& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Guide for Tantalum Solid Electrolyte Chip Capacitors with Polymer Cathode&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&br&&/li&&li&&a href=&/?target=http%3A///docs/40021/wtintro.pdf& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Wet Electrolyte Tantalum Capacitors&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&br&&/li&&/ul&&br&&p&&b&铌电解电容(Niobium electrolytic capacitors)&/b&&br&&/p&&p&铌电解电容与钽电解电容类似，就是铌及其氧化物代替钽；铌氧化物(五氧化二铌)的介电常数比钽氧化物(五氧化二钽)更高；铌电容的性能更加稳定，可靠性更高。&/p&&p&AVX有&a href=&/?target=http%3A///products/niobium/smd-nbo-oxicap/& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&铌电容系列产品&i class=&icon-external&&&/i&&/a&，二氧化锰钽电容外观是黄色，而铌电容外观是橙红色，大致长这样：&/p&&img src=&/5db3a8faf953a_b.png& data-rawwidth=&500& data-rawheight=&300& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&500& data-original=&/5db3a8faf953a_r.png&&&blockquote&&i&图片出自&a href=&/?target=http%3A///products/niobium/smd-nbo-oxicap/oxicap-noj-series/& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&AVX网站&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&/i&&/blockquote&引申阅读：&ul&&li&&a href=&/?target=http%3A///docs/techinfo/New_Tantalum_Technologies.pdf& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Tantalum Polymer and Niobium OxideCapacitors&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&br&&/li&&li&&a href=&/?target=http%3A///docs/techinfo/TechSumAppGuide.pdf& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&OxiCap(R) - niobium oxide capacitor&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&br&&/li&&/ul&&br&电解电容对比表，数据来源于&a href=&/?target=https%3A//en.wikipedia.org/wiki/Electrolytic_capacitor& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&维基百科&i class=&icon-external&&&/i&&/a&，仅供参考。&img src=&/bcdcb9b27fb835f0dd91_b.png& data-rawwidth=&869& data-rawheight=&264& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&869& data-original=&/bcdcb9b27fb835f0dd91_r.png&&&p&引申阅读：&/p&&ul&&li&&a href=&/?target=https%3A//en.wikipedia.org/wiki/Electrolytic_capacitor& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Electrolytic capacitor&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&br&&/li&&/ul&&br&&h2&2.3 陶瓷电容(Ceramic Capacitor)&/h2&&p&陶瓷电容是以陶瓷材料作为介质材料，陶瓷材料有很多种，介电常数、稳定性都有不同，适用于不同的场合。&/p&&p&陶瓷电容，主要有以下几种：&/p&&p&&b&瓷片电容(Ceramic Disc Capacitor)&/b&&/p&&p&瓷片电容的主要优点就是可以耐高压，通常用作安规电容，可以耐250V交流电压。其外观和结构如下图所示：&/p&&img src=&/564a6e8600af80faefcce2c07f32b56a_b.png& data-rawwidth=&604& data-rawheight=&266& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&604& data-original=&/564a6e8600af80faefcce2c07f32b56a_r.png&&&blockquote&&i&原图出自本小节两篇引申阅读&/i&&/blockquote&&p&引申阅读：&/p&&ul&&li&&a href=&/?target=http%3A//psearch./capacitor/lineup/de1/& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Capacitors | DE1 series lineup&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&br&&/li&&li&&a href=&/?target=http%3A///ceramic-capacitor/& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Ceramic Capacitor&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&br&&/li&&/ul&&br&&p&&b&多层陶瓷电容(Multi-layer Ceramic Capacitor)&/b&&/p&&p&多层陶瓷电容，也就是MLCC，片状(Chip)的多层陶瓷电容是目前世界上使用量最大的电容类型，其标准化封装，尺寸小，适用于自动化高密度贴片生产。&/p&&img src=&/75f7a8cc133e1e2aa8173_b.png& data-rawwidth=&605& data-rawheight=&441& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&605& data-original=&/75f7a8cc133e1e2aa8173_r.png&&&blockquote&&i&作者，也就是我自己设计的主板，自己拍的照片，加了艺术效果；没有标引用和出处的图片和内容，绝大多数都是我自己画或弄出来的，剩下一点点可能疏忽忘加了；标引用的图片，很多都是我重新加工的，例如翻译或几张图拼在一起等等，工具很土EXCEL+截图。&/i&&/blockquote&&p&多层陶瓷电容的内部结构如下图所示：&/p&&img src=&/4dcba301bd_b.png& data-rawwidth=&729& data-rawheight=&389& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&729& data-original=&/4dcba301bd_r.png&&&blockquote&&i&原图出自&a href=&/?target=http%3A///Lists/ProductCatalog/Attachments/490/KEM_C1030_CBR_SMD.pdf& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&SMD MLCC for High Power Applications - KEMET&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&/i&&/blockquote&多层陶瓷电容生产流程如下图所示：&img src=&/7e0f6aa4e1008bee3128211cfb56b1ba_b.png& data-rawwidth=&700& data-rawheight=&1314& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&700& data-original=&/7e0f6aa4e1008bee3128211cfb56b1ba_r.png&&&blockquote&&i&原图出自&a href=&/?target=http%3A//www./techmag/electronics_primer/vol2.htm& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Capacitors, Part 2
&Ceramic Capacitors [1]&&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&/i&&/blockquote&&p&由于多层陶瓷需要烧结瓷化，形成一体化结构，所以引线(Lead)封装的多层陶瓷电容，也叫独石(Monolithic)电容。&/p&&p&在&a href=&/p/& class=&internal&&谈谈电感&/a& 中也介绍过多层陶瓷工艺和Thin Film工艺。Thin Film技术在性能或工艺控制方面都比较先进，可以精确的控制器件的电性能和物理性能。因此，Thin Film电容性能比较好，最小容值可以做到0.05pF，而容差可以做到0.01pF；比通常MLCC要好很多，像Murata的GJM系列，最小容值是0.1pF，容差通常都是0.05pF；因此，Thin Film电容可以用于要求比较高的RF领域，AVX有&a href=&/?target=http%3A///Accu-P.pdf& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Accu-P(R)&i class=&icon-external&&&/i&&/a&系列。&/p&&p&引申阅读&/p&&ul&&li&&a href=&/?target=http%3A///Accu-P.pdf& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Thin Film Capacitor - AVX&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&br&&/li&&li&&a href=&/?target=https%3A//en.wikipedia.org/wiki/Ceramic_capacitor& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Ceramic capacitor&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&br&&/li&&li&&a href=&/?target=https%3A///bme-vs-pme-mlcc& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&BME and PME Ceramic’s Hidden Property - KEMET&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&br&&/li&&/ul&&p&&b&陶瓷介质的分类&/b&&/p&&p&根据EIA-198-1F-2002，陶瓷介质主要分为四类：&br&&/p&&ul&&li&Class I：具有温度补偿特性的陶瓷介质，其介电常数大都较低，不超过200。通常都是顺电性介质(Paraelectric)，温度、频率以及偏置电压下，介电常数比较稳定，变化较小。损耗也很低，耗散因数小于0.01。&br&&/li&&/ul&&br&&img src=&/7c13dd323f328eacb03f7fde9666852e_b.png& data-rawwidth=&715& data-rawheight=&438& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&715& data-original=&/7c13dd323f328eacb03f7fde9666852e_r.png&&&i&&blockquote&截图自&a href=&/?target=http%3A//doc.utwente.nl/78440/1/thesis_R_Mikkenie.pdf& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Materials Development for Commercial Multilayer Ceramic Capacitors&i class=&icon-external&&&/i&&/a&，Page26&/blockquote&&/i&&p&性质最稳定，应用最多的是C0G电容，也就是NP0。NP0是IEC/EN 60384-1标准中规定的代号，即Negative Positive Zero，也就是用N和P来表示正负偏差。&/p&&p&由于介电常数低，C0G电容的容值较小，最大可以做到0.1uF，0402封装通常最大只有1000pF。&br&&/p&&ul&&li&&b&Class II，III&/b&：其中，温度特性A-S属于Class II，介电常数几千左右。温度特性T-V属于Class III，介电常数最高可以到20000，可以看出Class III的性能更加不稳定。根据IEC的分类，Class II和III都属于第二类，高介电常数介质。像X5R和X7R都是Class II电容，在电源去耦中应用较多，而Y5V属于Class III电容，性能不太稳定，个人觉得现在应用不多了。&br&&/li&&/ul&&br&&img src=&/480bdeb77cdab5f94fbb0124_b.png& data-rawwidth=&730& data-rawheight=&511& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&730& data-original=&/480bdeb77cdab5f94fbb0124_r.png&&&blockquote&&i&截图自&a href=&/?target=http%3A//doc.utwente.nl/78440/1/thesis_R_Mikkenie.pdf& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Materials Development for Commercial Multilayer Ceramic Capacitors&i class=&icon-external&&&/i&&/a&，Page103&/i&&/blockquote&&p&由于Class II和III电容的容值最高可以做到几百uF，但由于高介电常数介质，大都是铁电性介质(Ferroelectric)，温度稳定性差。此外，铁电性介质，在直流偏置电压下介电常数会下降。&/p&&br&&p&在&a href=&/p/?refer=hwroad& class=&internal&&谈谈电感&/a&一文中，介绍了铁磁性介质存在磁滞现象，当内部磁场超过一定值时，会发生磁饱和现象，导致磁导率下降；同样的，对于铁电性介质存在电滞现象，当内部电场超过一定值时，会发生电饱和现象，导致介电常数下降。&/p&&p&因此，当Class II和III电容的直流偏置电压超过一定值时，电容会明显下降，如下图所示：&/p&&img src=&/919fde51aefafd51b8615e3_b.png& data-rawwidth=&500& data-rawheight=&422& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&500& data-original=&/919fde51aefafd51b8615e3_r.png&&&blockquote&&i&图片来源&a href=&/?target=http%3A//psearch./capacitor/product/GRM188R60J226MEA0%2523.html& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&GRM188R60J226MEA0 - Murata&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&/i&&/blockquote&&ul&&li&&b&Class IV&/b&&i&：&/i&制作工艺和通常的陶瓷材料不一样，内部陶瓷颗粒都是外面一层很薄的氧化层，而核心是导体。这种类型的电容容量很大，但击穿电压很小。由于此类电容的性能不稳定，损耗高，现在已经基本被淘汰了。&br&&/li&&/ul&&br&引申阅读：&ul&&li&&a href=&/?target=http%3A///p-.html& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&ECA-EIA-198-1-F-2002&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&br&&/li&&li&&a href=&/?target=http%3A//doc.utwente.nl/78440/1/thesis_R_Mikkenie.pdf& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Materials Development for Commercial Multilayer Ceramic Capacitors&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&br&&/li&&li&&a href=&/?target=https%3A//infoscience.epfl.ch/record/88325/files/149Damjanovic.pdf& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Hysteresis in Piezoelectric and Ferroelectric Materials&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&br&&/li&&/ul&&p&&b&电容类型总结表&/b&&/p&&img src=&/ced8c0ef4a710edd_b.png& data-rawwidth=&754& data-rawheight=&433& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&754& data-original=&/ced8c0ef4a710edd_r.png&&&blockquote&&i&原图出自&a href=&/?target=https%3A//en.wikipedia.org/wiki/Capacitor_types& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&维基百科&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&/i&&/blockquote&&p&还有一类超级电容，就是容量特别大，可以替代电池作为供电设备，也可以和电池配合使用。超级电容充电速度快，可以完全地充放电，而且可以充到任何想要的电压，只要不超过额定电压。现在应用也比较多，国内很多城市都有超级电容电动公交车；还有些电子产品上也有应用，例如一些行车记录仪上，可以持续供电几天。&/p&&p&引申阅读：&/p&&ul&&li&&a href=&/?target=http%3A///en-us/products/emiconfun/capacitor//& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&What Is a Supercapacitor (EDLC)?&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&br&&/li&&li&&a href=&/?target=http%3A///%7E/media/webrenewal/products/capacitor/edlc/techguide/electrical/c2m1cxs-053.ashx%3Fla%3Den-us& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Murata Supercapacitor Technical Note&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&br&&/li&&li&&a href=&/?target=https%3A//en.wikipedia.org/wiki/Capacitor_types& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Capacitor types&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&br&&/li&&li&&a href=&/?target=http%3A///docs/techinfo/CeramicCapacitors/mlc-tant.pdf& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Comparison of Multilayer Ceramic and Tantalum Capacitors&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&br&&/li&&/ul&&br&&h2&三、电容的应用与选型&/h2&&p&器件选型，其实就是从器件的规格书上提取相关的信息，判断是否满足产品的设计和应用的要求。&br&&/p&&h2&3.1 概述&/h2&&p&电容作为一个储能元件，可以储存能量。外部电源断开后，电容也可能带电。因此，安全提示十分必要。有些电子设备内部会贴个高压危险，小时候拆过家里的黑白电视机，拆开后看到显像管上贴了个高压危险，那时就有个疑问，没插电源也会有高压吗？工作后，拆过几个电源适配器，被电的回味无穷……&/p&&p&&img src=&/f1deb7aeb69629_b.png& data-rawwidth=&853& data-rawheight=&637& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&853& data-original=&/f1deb7aeb69629_r.png&&回归正题，电容储能可以做如下应用：&/p&&ul&&li&储存能量就可以当电源，例如超级电容；&br&&/li&&li&存储数据，应用非常广。动态易失性存储器(DRAM)就是利用集成的电容阵列存储数据，电容充满电就是1，放完电就是0。各种手机、电脑、服务器中内存的使用量非常大，因此，内存行业都可以作为信息产业的风向标了。&/li&&/ul&&p&此外，电容还可以用作：&/p&&ul&&li&定时：电容充放电需要时间，可以用做定时器；还可以做延时电路，最常见的就是上电延时复位；一些定时芯片如NE556，可以产生三角波。&br&&/li&&li&谐振源：与电感一起组成LC谐振电路，产生固定频率的信号。&/li&&/ul&&p&利用电容通高频、阻低频、隔直流的特性，电容还可以用作：&/p&&p&&b&电源去耦&/b&&/p&&p&电源去耦应该是电容最广泛的应用，各种CPU、SOC、ASIC的周围、背面放置了大量的电容，目的就是保持供电电压的稳定。&br&&/p&&p&首先，在DCDC电路中，需要选择合适的输入电容和输出电容来降低电压纹波。需要计算出相关参数。&br&&/p&&img src=&/b01fdeb771_b.png& data-rawwidth=&673& data-rawheight=&446& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&673& data-original=&/b01fdeb771_r.png&&&p&此外，像IC工作时，不同时刻需要的工作电流是不一样的，因此，也需要大量的去耦电容，来保证工作电压得稳定。&/p&&p&&b&耦合隔直&/b&&br&&/p&&p&设计电路时，有些情况下，只希望传递交流信号，不希望传递直流信号，这时候可以使用串联电容来耦合信号。&/p&&p&例如多级放大器，为了防止直流偏置相互影响，静态工作点计算复杂，通常级间使用电容耦合，这样每一级静态工作点可以独立分析。&/p&&p&例如PCIE、SATA这样的高速串行信号，通常也使用电容进行交流耦合。&/p&&p&&b&旁路滤波&/b&&/p&&p&旁路，顾名思义就是将不需要的交流信号导入大地。滤波其实也是一个意思。在微波射频电路中，各种滤波器的设计都需要使用电容。此外，像EMC设计，对于接口处的LED灯，都会在信号线上加一颗滤波电容，这样可以提高ESD测试时的可靠性。&/p&&br&&h2&3.2 铝电解电容&/h2&&p&&b&3.2.1 铝电解电容(湿式)&/b&&/p&&p&铝电解电容(湿式)无论是插件还是贴片封装，高度都比较高，而且ESR都较高，不适合于放置于IC附近做电源去耦，通常都是用于电源电路的输入和输出电容。&br&&/p&&img src=&/fa6ab8c89873_b.png& data-rawwidth=&832& data-rawheight=&128& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&832& data-original=&/fa6ab8c89873_r.png&&&blockquote&&i&原图来自KEMET规格书&/i&&/blockquote&&p&&b&容值&/b&&/p&&p&从规格书中获取电容值容差，通常铝电解电容的容差都是±20%。计算最大容值和最小容值时，各项参数要满足设计要求。&/p&&p&&b&额定电压&/b&&/p&&p&铝电解电容通常只适用于直流场合，设计工作电压至少要低于额定电压的80%。对于有浪涌防护的电路，其额定浪涌电压要高于防护器件(通常是TVS)的残压。&/p&&p&例如，对于一些POE供电的设备，根据802.3at标准，工作电压最高可达57V，那么选择的TVS钳位电压有90多V，那么至少选择额定电压100V的铝电解电容。此时，也只有铝电解电容能同时满足大容量的要求。&/p&&img src=&/eb2008cccdea3b_b.png& data-rawwidth=&1350& data-rawheight=&159& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1350& data-original=&/eb2008cccdea3b_r.png&&&blockquote&&i&原图来自Littelfuse的TVS规格书&br&&/i&&/blockquote&&p&&b&耗散因数&/b&&/p&&p&设计DCDC电路时，输出电容的ESR影响输出电压纹波，因此需要知道铝电解电容的ESR，但大多数铝电解电容的规格书只给出了耗散因数tanδ。可以根据以下公式来计算ESR：&/p&&p&&b&ESR = tanδ/(2πfC)&/b&&br&&/p&&br&&p&例如，120Hz时，tanδ为16%，而C为220uF，则ESR约为965mΩ。可见铝电解电容的ESR非常大，这会导致输出电压纹波很大。因此，使用铝电解电容时，需要配合使用片状陶瓷电容，靠近DCDC芯片放置。&/p&&p&随着开关频率和温度的升高，ESR会下降。&/p&&br&&p&&b&额定纹波电流&/b&&/p&&p&电容的纹波电流，要满足DCDC设计的输入和输出电容的RMS电流的需求。铝电解电容的额定纹波电流需要根据开关频率来修正。&/p&&p&&img src=&/2146cbc2bd05a77edd28e802f0e9c6ac_b.png& data-rawwidth=&616& data-rawheight=&227& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&616& data-original=&/2146cbc2bd05a77edd28e802f0e9c6ac_r.png&&&b&寿命&/b&&/p&&p&铝电解电容的寿命比较短，选型需要注意。而寿命是和工作温度直接相关的，规格书通常给出产品最高温度时的寿命，例如105℃时，寿命为2000小时。&/p&&p&根据经验规律，工作温度每下降10℃，寿命乘以2。如果产品的设计使用寿命为3年，也就是26280小时。则10*log2()=37.3℃，那么设计工作温度不能超过65℃。&/p&&p&&b&3.2.2 聚合物铝电解电容&/b&&/p&&p&像Intel的CPU这样的大功耗器件，一颗芯片80多瓦的功耗，核电流几十到上百安，同时主频很高，高频成分多。这时对去耦电容的要求就很高：&/p&&ul&&li&电容值要大，满足大电流要求；&/li&&li&额定RMS电流要大，满足大电流要求；&/li&&li&ESR要小，满足高频去耦要求；&/li&&li&容值稳定性要好；&/li&&li&表面帖装，高度不能太高，因为通常放置在CPU背面的BOTTOM层，以达到最好的去耦效果。&/li&&/ul&&br&这时，选择聚合物铝电解电容最为合适。&p&此外，对于音频电路，通常需要用到耦合、去耦电容，由于音频的频率很低，所以需要用大电容，此时聚合物铝电解电容也很合适。&/p&&h2&3.3 钽电容&/h2&根据前文相关资料的来源，可以发现，钽电容的主要厂商就是Kemet、AVX、Vishay。&p&钽属于比较稀有的金属，因此，钽电容会比其他类型的电容要贵一点。但是性能要比铝电解电容要好，ESR更小，损耗更小，去耦效果更好，漏电流小。下图是Kemet一款固态钽电容的参数表：&br&&/p&&img src=&/61aa373a4d12daedb0b4c68_b.png& data-rawwidth=&1662& data-rawheight=&289& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1662& data-original=&/61aa373a4d12daedb0b4c68_r.png&&&blockquote&&i&截图自&a href=&/?target=http%3A///Lists/ProductCatalog/Attachments/256/KEM_T.pdf& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Kemet规格书&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&/i&&/blockquote&&b&额定电压&/b&&br&&p&固态钽电容的工作电压需要降额设计。正常情况工作电压要低于额定电压的50%；高温环境或负载阻抗较低时，工作电压要低于额定电压的30%。具体降额要求应严格按照规格书要求。&/p&&p&此外，还需要注意钽电容的承受反向电压的情况，交流成分过大，可能会导致钽电容承受反向电压，导致钽电容失效。&/p&&p&固态钽电容的主要失效模式是短路失效，会直接导致电路无法工作，甚至起火等风险。因此，需要额外注意可靠性设计，降低失效率。&/p&&p&对于一旦失效，就会造成重大事故的产品，建议不要使用固态钽电容。&/p&&p&&b&额定纹波电流&/b&&/p&&p&纹波电流流过钽电容，由于ESR存在会导致钽电容温升，加上环境温度，不要超过钽电容的额定温度以及相关降额设计。&/p&&br&&h2&3.4 片状多层陶瓷电容&/h2&&p&片状多层陶瓷电容应该是出货量最大的电容，制造商也比较多，像三大日系TDK、muRata、Taiyo Yuden，美系像KEMET、AVX(已经被日本京瓷收购了)。&/p&&p&三大日系做的比较好的就是有相应的选型软件，有电感、电容等所有系列的产品及相关参数曲线，非常全，不得不再次推荐一下：&/p&&ul&&li&&a href=&/?target=https%3A///info/en/technicalsupport/seat/download.html& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&SEAT 2013 - TDK&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&br&&/li&&li&&a href=&/?target=http%3A//ds.murata.co.jp/software/simsurfing/en-us/index.html%3Fintcid5%3Dcom_xxx_xxx_cmn_nv_xxx%23& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Simsurfing - Murata&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&br&&/li&&li&&a href=&/?target=http%3A//www.yuden.co.jp/ap/product/support/tool/& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Taiyo Yuden Components Selection Guide & Data Library&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&/li&&/ul&&p&&b&3.4.1 Class I电容&/b&&/p&&p&Class I电容应用最多的是C0G电容，性能稳定，适用于谐振、匹配、滤波等高频电路。&/p&&p&C0G电容的容值十分稳定，基本不随外界条件(频率除外)变化，下图是Murata一款1000pF电容的直流、交流及温度特性。&/p&&img src=&/d3c9dfb7eb1cc4badef511_b.png& data-rawwidth=&1492& data-rawheight=&419& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1492& data-original=&/d3c9dfb7eb1cc4badef511_r.png&&&blockquote&&i&图片来自&a href=&/?target=http%3A//psearch./capacitor/product/GRMJA01%2523.html& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&GRMJA01 - Murata&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&/i&&/blockquote&&p&因此，通常只需要关注C0G电容的频率特性。下图是Murata的3款相同封装(0402inch)相同容差(5%)的10pF电容的频率特性对比。&/p&&img src=&/ae8dc340d679ef737f7f_b.png& data-rawwidth=&1179& data-rawheight=&348& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1179& data-original=&/ae8dc340d679ef737f7f_r.png&&&blockquote&&i&图片来自&a href=&/?target=http%3A//ds.murata.co.jp/software/simsurfing/en-us/index.html%23app%3D71e3%26b598-selectedIndex%3D0%267803-selectedIndex%3D0& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&SimSurfing - Web - Murata&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&/i&&/blockquote&&br&其中GRM是普通系列，GJM是高Q值系列、GQM是高频系列，可见GQM系列高频性能更好，自谐振频率和Q值更高，一些高频性能要求很高的场合，可以选用容差1%的产品。而GRM系列比较便宜，更加通用，例如EMC滤波。&p&&b&3.4.2 Class II和Class III电容&/b&&/p&&br&&p&Class II和Class III电容都是高介电常数介质，性能不稳定，容值变化范围大，通常用作电源去耦或者信号旁路。&/p&&p&以Murata一款22uF、6.3V、X5R电容为例，相关特性曲线：&br&&/p&&img src=&/3fa00db6dc06_b.png& data-rawwidth=&1495& data-rawheight=&413& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1495& data-original=&/3fa00db6dc06_r.png&&&img src=&/cb964cf2fcc3abde6d917cee_b.png& data-rawwidth=&1502& data-rawheight=&419& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1502& data-original=&/cb964cf2fcc3abde6d917cee_r.png&&&blockquote&&i&图片来自&a href=&/?target=http%3A//psearch./capacitor/product/GRM188R60J226MEA0%2523.html& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&GRM188R60J226MEA0 - Murata&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&/i&&/blockquote&&p&&b&容值&/b&&/p&&br&&p&Class II和Class III电容，容值随温度、DC偏置以及AC偏置变化范围较大。特别是用作电源去耦时，电容都有一定的直流偏置，电容量比标称值小很多，所以要注意实际容值是否满足设计要求。&/p&&p&&b&纹波电流&/b&&/p&&p&作为DCDC的输入和输出电容，都会有一定的纹波电流，由于ESR的存在会导致一定的温升。加上环境温度，不能超过电容的额定温度，例如X5R电容最高额度温度是85℃。&/p&&p&通常由于多层陶瓷电容ESR较小，能承受的纹波电流较大。&/p&&p&&b&自谐振频率&/b&&/p&&p&电容由于ESL的存在，都有一个自谐振频率。大容量的电容，自谐振频率较低，只有1-2MHz。所以，为了提高电源的高频效应，大量小容值的去耦电容是必须的。此外，对于开关频率很高的DCDC芯片，要注意输入输出电容的自谐振频率。&/p&&p&&b&ESR&/b&&/p&&p&设计DCDC电路，需要知道输出电容的ESR，来计算输出电压纹波。多层陶瓷电容的ESR通常较低，大约几到几十毫欧。&/p&&h2&3.5 安规电容&/h2&&p&对于我们家用的电子设备，最终都是220V交流市电供电。电源适配器为了减少对电网的干扰，通过相关EMC测试，都会加各种滤波电容。下图为一个简易的电路示意图：&/p&&p&&img src=&/c4e20a2ec2d519c2b90b_b.png& data-rawwidth=&868& data-rawheight=&314& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&868& data-original=&/c4e20a2ec2d519c2b90b_r.png&&对于L和N之间的电容叫X电容，L、N与PE或GND之间的电容叫Y电容。由于220V交流电具有危险性，会威胁人的人身安全，电子产品都需要满足相关安规标准，例如GB4943和UL60950的相关测试要求。因此，X 电容和Y电容与这些测试直接相关，所以也叫安规电容。&/p&&p&以抗电强度测试为例，根据标准，L、N侧为一次电路，需要与PE或GND之间为基本绝缘。因此，需要在L或N对GND之间加交流1.5kV或者直流2.12kV的耐压测试，持续近1分钟，期间相关漏电流不能超过标准规定值。因此，安规电容，有相当高的耐压要求，同时直流漏电流不能太大。&/p&&p&此外，常用的RJ45网口，为了减小EMI，常用到Bob-Smith电路，如下图所示：&/p&&p&&img src=&/97a3ffed704bb03888f94eb_b.png& data-rawwidth=&622& data-rawheight=&414& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&622& data-original=&/97a3ffed704bb03888f94eb_r.png&&可以看到电容的耐压都是2kV以上，因为网口通常有变压器，220V交流电的L和N到网线有两个变压器隔离，是双重绝缘，L和N到网线之间也要进行抗电强度测试。双重绝缘，通常要求通过交流3kV或直流4.24kV测试。&/p&&p&因为，安规电容有高耐压要求，通常使用瓷片电容或者小型薄膜电容。&/p&&p&此外，器件选型还要主要两点要求：和结构确认器件的长宽高；对插件封装器件不多时，是不是可以全部使用表贴器件，这样可以省掉波峰焊的工序。&br&&/p&&br&&h2&结语&/h2&&p&本文大致介绍了几类主要的电容的工艺结构，以及应用选型。水平有限，难免疏漏，欢迎指出。同时仅熟悉信息技术设备，对电力电子、军工等其他行业不了解，所以还有一些其他的电容相关应用无法介绍。&/p&&p&——本文完——&/p&&p&日 V1.0&/p&
本文未经允许，禁止转载。 之前的文章中，介绍了电感的一些知识。本文将谈谈电容，介绍电容的知识和如何选型。 一、电容的基本原理电容，和电感、电阻一起，是电子学三大基本无源器件；电容的功能就是以电场能的形式储存电能…
&img src=&/v2-c6fade8ef65_b.png& data-rawwidth=&537& data-rawheight=&324& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&537& data-original=&/v2-c6fade8ef65_r.png&&这几篇，作者君想谈谈包括BJT的设计时，需要注意到的一些参数。&br&&br&这篇的大部分图和公式，来源于(膜拜Delft大牛们)：&br&&b&&u&PRECISION TEMPERATURE SENSORS IN CMOS TECHNOLOGY, Michiel A.P. Pertijs and Johan H. Huijsing, 2006, Published by Springer, P.O. Box 17, 3300 AA Dordrecht, The Netherlands&/u&&/b&&br&&br&书中的内容，作者尽量不会全文重复，而是给出自己的simulation results.&br&&br&BJT最著名的公式：&p&&img src=&/e819e79aac94af6daed84_b.png& data-rawwidth=&518& data-rawheight=&134& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&518& data-original=&/e819e79aac94af6daed84_r.png&&看起来，似乎只要Is不是太复杂，看起来BJT的电流公式很容易的样子嘛！&br&很可惜，事情往往跟我们想的不一样。&br&&img src=&/b8b964deea8b85cd3bbb808_b.png& data-rawwidth=&269& data-rawheight=&70& class=&content_image& width=&269&&更要命的是，Is还是个跟温度有关的量;&img src=&/df009d4bd2e028ba9b4b0_b.png& data-rawwidth=&276& data-rawheight=&72& class=&content_image& width=&276&&因此，我们一般关心的VBE比较全面的公式其实是这样的：&img src=&/883c157eaccf_b.png& data-rawwidth=&429& data-rawheight=&137& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&429& data-original=&/883c157eaccf_r.png&&Tr是一个reference temperature. &/p&&p&&br&咱们先来看一个比较古老的工艺下（110nm），pnp的参数：&br&&img src=&/v2-cc85f87b145f491aa976_b.png& data-rawwidth=&574& data-rawheight=&232& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&574& data-original=&/v2-cc85f87b145f491aa976_r.png&&根据作者君的经验，&b&nf (上面公式里面的eta？是这样念的吗？&img src=&/equation?tex=%5Ceta+& alt=&\eta & eeimg=&1&&)&/b&是个蛮需要重点考虑的参数。那个，为啥呢？&img src=&/v2-b03ffd785c918dad45f0f6_b.png& data-rawwidth=&139& data-rawheight=&345& class=&content_image& width=&139&&比如上面这个ideal model，有几个值需要我们去挑选：&br&1. &b&Biasing current: ib&/b& 应该是多大？&br&2. &b&BJT's Multiplicity factor (m)&/b&: 就是说，如果只有这种standard pnp可用，我们应该并联几个pnp 呢？&br&嗯，这个时候，nf就进来起作用了。&br&&br&&b&1)&/b&首先，我们假设ib已经选为125nA，然后，&b&我们改变m的值&/b&，&b&sweep 温度&/b&，得到：&br&&img src=&/v2-afbf1e7e_b.png& data-rawwidth=&552& data-rawheight=&453& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&552& data-original=&/v2-afbf1e7e_r.png&&&br&&u&（请参考下面网页，可以plot 诸如&b&vth，gm&/b&之类的parameter（作者做bandgap 的时候经常这样做，然后可以得到诸如&b&beta，Nf&/b&之类的parameter）：&/u&&br&&/p&&p&&a href=&/?target=http%3A//eda.engineering.wustl.edu/wiki/index.php/How_to_Save_DC_Operating_Points%25E2%_Parameters_of_a_MOSFET_in_Cadence& class=& wrap extern}