电容

<strong>电容的选择</strong>

通常，应该如何为我们的电路选择一颗合适的电容呢？笔者认为，应基于以下几点考虑：

1、静电容量；
2、额定耐压；
3、容值误差；
4、直流偏压下的电容变化量；
5、噪声等级；
6、电容的类型；
7、电容的规格。

那么，是否有捷径可寻呢？其实，电容作为器件的外围元件，几乎每个器件的 Datasheet 或者 Solutions，都比较明确地指明了外围元件的选择参数，也就是说，据此可以获得基本的器件选择要求，然后再进一步完善细化之。其实选用电容时不仅仅是只看容量和封装，具体要看产品所使用环境，特殊的电路必须用特殊的电容。

下面是 chip capacitor 根据电介质的介电常数分类， 介电常数直接影响电路的稳定性。

电容的选择NP0 or CH （K &lt; 150）： 电气性能最稳定，基本上不随温度﹑电压与时间的改变而改变，适用于对稳定性要求高的高频电路。鉴于K 值较小，所以在0402、0603、0805 封装下很难有大容量的电容。如 0603 一般最大的 10nF以下。

对于主电源掉电后需要继续工作一段时间来用于数据保存或者发出报警的产品，我们往往都能够看见产品PCB板上有大电容甚至是超级电容器的身影。大容量的电容虽然能延时系统掉电，使得系统在电源意外关闭时MCU能继续完成相应操作，而如果此时重新上电，却经常遇到系统无法启动的问题。那么这到底是怎么回事呢?遇到这种情况又该如何处理呢?

<strong>一、上电失败问题分析</strong>

1. 上电缓慢引起的启动失败

对于需要进行掉电保存或者掉电报警功能的产品，利用大容量电容缓慢放电的特性来实现这一功能往往是很多工程师的选择，以便系统在外部电源掉电的情况下，依靠电容的储能来维持系统需要的重要数据保存及安全关闭的时间。此外，在不需要掉电保存数据的系统中，为了防止电源纹波、电源干扰及负载变比引起供电电压的波动，在电源输出端也需要并接一个适当的滤波电容。

电路中增加电容，虽然使系统在某些方面能满足设计要求，但是由于电容的存在，系统的上电时间也会相应的延长，下电时由于电容放电缓慢，下电时间也会更长。而上下电时间的延长，对于MCU来说，往往会带来意外的致命缺点。

作为无源元件之一的电容，其作用不外乎以下几种：

1、应用于电源电路，实现旁路、去藕、滤波和储能的作用。

下面分类详述之：

（1）旁路
旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件，它能使稳压器的输出均匀化，降低负载需求。 就像小型可充电电池一样，旁路电容能够被充电，并向器件进行放电。 为尽量减少阻抗，旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。 这能够很好地防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。地弹是地连接处在通过大电流毛刺时的电压降。

（2）去藕
去藕，又称解藕。 从电路来说， 总是可以区分为驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大， 驱动电路要把电容充电、放电， 才能完成信号的跳变，在上升沿比较陡峭的时候， 电流比较大， 这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流，由于电路中的电感，电阻（特别是芯片管脚上的电感，会产生反弹），这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声，会影响前级的正常工作，这就是所谓的“耦合”。

简单的电感电路在低阻抗电路中使用时效果很好，衰减超过40dB，但在高阻抗电路中可能一点效果没有。

单个电容器的电路在高阻抗电路中效果很好，但在低阻抗电路中效果很差。

多元件构成的滤波器会有很好的效果，但前提是必须构造正确，应使电容器面对高阻抗，电感器面对低阻抗。

由于电容器引线具有寄生电感，电阻，实际电容器模型是电容，电感(等效串联电感ESL)，电阻(等效串联电阻ESR)串联的结构，具有自谐振频率，电容器应该工作在其自谐振频率之下才能发挥作用。

Microchip Technology Inc. 的 47XXX 系列 EERAM 器件属于串行SRAM，并且在同一封装内还搭载有匹配的EEPROM 备用阵列。 47XXX 为 SRAM 提供无限的读写周期，而 EEPROM 单元提供高耐用性、高可靠性、非易失性的数据存储。当断电时，连接到 EERAM 的小型外部电容 （VCAP）可以提供所需的电能，以便将SRAM 的内容自动复制和存储到 EEPROM 上。该机制被称为“自动存储”，是 EERAM 系列器件的关键功能之一。当供电恢复时， EEPROM 上的数据会被读回到SRAM。通过结合两者，可在出现意外断电时持续更新和保护数据。

本应用笔记将指导如何使用自动存储功能并挑选合适的外部电容以实现可靠的自动数据存储。如果用户不希望使用自动存储功能，建议不要在 VCAP 处安装电容，而应将 VCAP 引脚连接到 VCC 引脚，并将 STATUS 寄存器中的自动存储使能（AutoStore Enable，ASE）位设为0，以防止器件在断电时尝试使用自动存储功能。

我们选择无极性电容式，不知道大家是否有注意到电容的X5R，X7R，Y5V，COG等等看上去很奇怪的参数，有些摸不着头脑，本人特意为此查阅了相关的文献，现在翻译出来奉献给大家。

这类参数描述了电容采用的电介质材料类别，温度特性以及误差等参数，不同的值也对应着一定的电容容量的范围。具体来说，就是：

X7R常用于容量为3300pF~0.33uF的电容，这类电容适用于滤波，耦合等场合，电介质常数比较大，当温度从0°C变化为70°C时，电容容量的变化为±15%；

Y5P与Y5V常用于容量为150pF~2nF的电容，温度范围比较宽，随着温度变化，电容容量变化范围为±10%或者+22%/-82%。

对于其他的编码与温度特性的关系，大家可以参考表4-1。例如，X5R的意思就是该电容的正常工作温度为-55°C~+85°C，对应的电容容量变化为±15%。

DLP技术是一种利用数字微镜器件（DMD）调节光线的微机电系统（MEMS） 技术。DMD的每个微镜都在屏幕上代表一个像素，并且独立进行调节，与色序照明保持同步，从而打造令人惊叹的显示效果。DLP技术支持全球许多产品的显示，从数字影院投影机到智能手机。

2014年，一种基于突破性微镜技术的全新DLP Pico芯片组问世，这种微镜技术被称为DLP TRP。DLP TRP芯片组的像素间距仅为5.4μm，偏转角度增加到了17度，分辨率更高、功耗更低，并增强了图像处理功能，同时依然保持了DLP技术一流的光学效率。德州仪器TRP芯片组非常适用于任何在紧凑尺寸下要求以低功耗提供高分辨率和高亮度的显示系统。

近眼显示器使用DLP技术有以下几个关键优势：

● 光学效率高——DLP技术提供非常高的光学效率。微型铝微镜可将入射光的绝大部分反射出来，能以更低的照明功率创造更明亮的近眼显示。

● 与偏振无关——DLP 技术能与包括LED、激光、激光荧光体和灯泡在内的任何光源一起使用。如果采用LED等非偏振光源，基于DLP的解决方案产生的光学系统效率高，因为它无需进行偏振转换，可以弥补损耗。

看了<a href="">详细解析电源滤波电容的选取与计算（一）</a>，做个粗略的总结。

1.电容对地滤波，需要一个较小的电容并联对地，对高频信号提供了一个对地通路。
2.电源滤波中电容对地脚要尽可能靠近地。
3.理论上说电源滤波用电容越大越好，一般大电容滤低频波，小电容滤高频波。
4.可靠的做法是将一大一小两个电容并联，一般要求相差两个数量级以上，以获得更大的滤波频段。

<strong>滤波电容的选取原则</strong>

经过整流桥以后的是脉动直流，波动范围很大。后面一般用大小两个电容；
大电容用来稳定输出，众所周知电容两端电压不能突变，因此可以使输出平滑；
小电容是用来滤除高频干扰的，使输出电压纯净；
电容越小，谐振频率越高，可滤除的干扰频率越高；

<font color="#FD8900">容量选择：</font>
（1）大电容，负载越重，吸收电流的能力越强，这个大电容的容量就要越大
（2）小电容，凭经验，一般104即可

1.别人的经验（来自互联网）

电感的阻抗与频率成正比，电容的阻抗与频率成反比。所以，电感可以阻扼高频通过，电容可以阻扼低频通过.二者适当组合，就可过滤各种频率信号。如在整流电路中，将电容并在负载上或将电感串联在负载上，可滤去交流纹波。电容滤波属电压滤波，是直接储存脉动电压来平滑输出电压，输出电压高，接近交流电压峰值；适用于小电流，电流越小滤波效果越好。

电感滤波属电流滤波，是靠通过电流产生电磁感应来平滑输出电流，输出电压低，低于交流电压有效值；适用于大电流，电流越大滤波效果越好。电容和电感的很多特性是恰恰相反的。

一般情况下，电解电容的作用是过滤掉电流中的低频信号，但即使是低频信号，其频率也分为了好几个数量级。因此为了适合在不同频率下使用，电解电容也分为高频电容和低频电容（这里的高频是相对而言）。

低频滤波电容主要用于市电滤波或变压器整流后的滤波，其工作频率与市电一致为50Hz；而高频滤波电容主要工作在开关电源整流后的滤波，其工作频率为几千Hz到几万Hz。当我们将低频滤波电容用于高频电路时，由于低频滤波电容高频特性不好，它在高频充放电时内阻较大，等效电感较高。因此在使用中会因电解液的频繁极化而产生较大的热量。而较高的温度将使电容内部的电解液气化，电容内压力升高，最终导致电容的鼓包和爆裂。

<strong>为什么晶振电路中用22pf或30pf的电容而不用别的？</strong>

其实单片机和其他一些IC的振荡电路的真名叫“三点式电容振荡电路”，如下图：
<center><img src="http://mcu.eetrend.com/files/2017-07/wen_zhang_/100007090-22800-55.jpg&…; alt="细说单片机晶振电路中22pf或30pf电容的作用"></center>

Y1是晶体，相当于三点式里面的电感，C1和C2就是电容，5404非门和R1实现一个NPN的三极管，接下来分析一下这个电路。

5404必需要一个电阻，不然它处于饱和截止区，而不是放大区，R1相当于三极管的偏置作用，让5404处于放大区域，那么5404就是一个反相器，这个就实现了NPN三极管的作用，NPN三极管在共发射极接法时也是一个反相器。