Kapasitor adalah perangkat yang paling umum digunakan dalam perancangan rangkaian, merupakan salah satu komponen pasif, perangkat aktif hanya membutuhkan sumber energi (listrik) perangkat disebut perangkat aktif, tanpa sumber energi (listrik) perangkat adalah perangkat pasif .
Peran dan kegunaan kapasitor pada umumnya banyak macamnya, seperti: peran bypass, decoupling, filtering, penyimpan energi; Dalam penyelesaian osilasi, sinkronisasi dan peran konstanta waktu.
Isolasi DC : Fungsinya untuk mencegah arus DC masuk dan membiarkan AC masuk.
Bypass (decoupling): Menyediakan jalur impedansi rendah untuk komponen paralel tertentu dalam rangkaian AC.
Kapasitor bypass: Kapasitor bypass, juga dikenal sebagai kapasitor decoupling, adalah perangkat penyimpanan energi yang menyediakan energi ke perangkat. Ia menggunakan karakteristik impedansi frekuensi kapasitor, karakteristik frekuensi kapasitor ideal seiring dengan meningkatnya frekuensi, impedansi menurun, seperti halnya kolam, dapat membuat keluaran tegangan keluaran seragam, mengurangi fluktuasi tegangan beban. Kapasitor bypass harus sedekat mungkin dengan pin catu daya dan pin ground perangkat beban, yang merupakan persyaratan impedansi.
Saat menggambar PCB, berikan perhatian khusus pada fakta bahwa hanya jika dekat dengan komponen barulah PCB dapat menekan potensi ketinggian tanah dan kebisingan yang disebabkan oleh tegangan berlebihan atau transmisi sinyal lainnya. Terus terang, komponen AC dari catu daya DC digabungkan ke catu daya melalui kapasitor, yang berperan memurnikan catu daya DC. C1 adalah kapasitor bypass pada gambar berikut, dan gambarnya harus sedekat mungkin dengan IC1.
Kapasitor decoupling: Kapasitor decoupling adalah gangguan sinyal keluaran sebagai objek filter, kapasitor decoupling setara dengan baterai, penggunaan pengisian dan pengosongannya, sehingga sinyal yang diperkuat tidak akan terganggu oleh mutasi arus . Kapasitasnya bergantung pada frekuensi sinyal dan tingkat penekanan riak, dan kapasitor decoupling memainkan peran "baterai" untuk memenuhi perubahan arus rangkaian penggerak dan menghindari gangguan kopling antara satu sama lain.
Kapasitor bypass sebenarnya tidak digabungkan, tetapi kapasitor bypass umumnya mengacu pada bypass frekuensi tinggi, yaitu untuk meningkatkan kebisingan peralihan frekuensi tinggi dari jalur pelepasan impedansi rendah. Kapasitansi bypass frekuensi tinggi umumnya kecil, dan frekuensi resonansi umumnya 0,1F, 0,01F, dll. Kapasitas kapasitor decoupling umumnya besar, yang mungkin 10F atau lebih besar, tergantung pada parameter terdistribusi di sirkuit dan perubahan arus penggerak.
Perbedaan antara keduanya: bypass adalah menyaring gangguan pada sinyal masukan sebagai objek, dan decoupling adalah menyaring gangguan pada sinyal keluaran sebagai objek untuk mencegah sinyal gangguan kembali ke catu daya.
Kopling: Bertindak sebagai koneksi antara dua sirkuit, memungkinkan sinyal AC melewati dan dikirim ke sirkuit level berikutnya.
Kapasitor digunakan sebagai komponen kopling untuk mengirimkan sinyal sebelumnya ke tahap terakhir, dan untuk memblokir pengaruh arus searah sebelumnya pada tahap terakhir, sehingga debugging rangkaian menjadi sederhana dan kinerjanya stabil. Jika amplifikasi sinyal AC tidak berubah tanpa kapasitor, namun titik kerja di semua level perlu didesain ulang, karena pengaruh tahap depan dan belakang, debugging titik kerja sangat sulit, dan hampir tidak mungkin dicapai di beberapa tingkat.
Filter: Ini sangat penting untuk rangkaian, kapasitor di belakang CPU pada dasarnya adalah peran ini.
Artinya, semakin besar frekuensi f, semakin kecil impedansi Z kapasitor. Ketika frekuensi rendah, kapasitansi C karena impedansi Z relatif besar, sinyal yang berguna dapat lewat dengan lancar; Pada frekuensi tinggi, kapasitor C sudah sangat kecil karena impedansi Z, yang setara dengan hubungan arus pendek noise frekuensi tinggi ke GND.
Tindakan filter: kapasitansi ideal, semakin besar kapasitansi, semakin kecil impedansinya, semakin tinggi frekuensi lewatnya. Kapasitor elektrolit umumnya lebih dari 1uF, yang memiliki komponen induktansi besar, sehingga impedansinya akan besar setelah frekuensi tinggi. Kita sering melihat bahwa kadang-kadang ada kapasitor elektrolitik kapasitansi besar secara paralel dengan kapasitor kecil, pada kenyataannya, kapasitor besar melalui frekuensi rendah, kapasitansi kecil melalui frekuensi tinggi, sehingga dapat menyaring frekuensi tinggi dan rendah sepenuhnya. Semakin tinggi frekuensi kapasitor, semakin besar redamannya, kapasitor itu seperti kolam, beberapa tetes air saja tidak cukup untuk menyebabkan perubahan yang besar di dalamnya, artinya fluktuasi tegangan bukanlah saat yang tepat ketika tegangan dapat disangga.
Gambar C2 Kompensasi suhu: Untuk meningkatkan stabilitas rangkaian dengan mengkompensasi pengaruh kemampuan adaptasi suhu yang tidak memadai pada komponen lainnya.
Analisis: Karena kapasitas kapasitor timing menentukan frekuensi osilasi osilator saluran, maka kapasitas kapasitor timing harus sangat stabil dan tidak berubah seiring dengan perubahan kelembaban lingkungan, sehingga menghasilkan frekuensi osilasi dari kapasitor timing. osilator garis stabil. Oleh karena itu, kapasitor dengan koefisien suhu positif dan negatif digunakan secara paralel untuk melakukan komplemen suhu. Ketika suhu operasi naik, kapasitas C1 meningkat, sedangkan kapasitas C2 menurun. Kapasitas total dua kapasitor yang dirangkai paralel adalah jumlah kapasitas dua kapasitor. Karena satu kapasitas meningkat sementara kapasitas lainnya menurun, total kapasitas pada dasarnya tidak berubah. Demikian pula, ketika suhu diturunkan, kapasitas satu kapasitor dikurangi dan kapasitor lainnya ditingkatkan, dan kapasitas total pada dasarnya tidak berubah, yang menstabilkan frekuensi osilasi dan mencapai tujuan kompensasi suhu.
Waktu: Kapasitor digunakan bersama dengan resistor untuk menentukan konstanta waktu rangkaian.
Ketika sinyal input melonjak dari rendah ke tinggi, rangkaian RC diinput setelah buffering 1. Sifat pengisian kapasitor membuat sinyal di titik B tidak langsung melompat dengan sinyal input, tetapi mengalami proses peningkatan bertahap. Ketika cukup besar, buffer 2 akan terbalik, mengakibatkan lompatan tertunda dari output rendah ke tinggi.
Konstanta waktu: Mengambil contoh rangkaian terpadu seri RC yang umum, ketika tegangan sinyal masukan diterapkan ke ujung masukan, tegangan pada kapasitor secara bertahap naik. Arus pengisian berkurang dengan naiknya tegangan, resistor R dan kapasitor C dihubungkan secara seri ke sinyal masukan VI, dan sinyal keluaran V0 dari kapasitor C, ketika nilai RC (τ) dan masukan gelombang persegi lebar tW bertemu: τ “tW”, rangkaian ini disebut rangkaian terpadu.
Penyetelan: Penyetelan sistematis pada rangkaian yang bergantung pada frekuensi, seperti telepon seluler, radio, dan pesawat televisi.
Karena frekuensi resonansi dari rangkaian osilasi yang disetel IC adalah fungsi dari IC, kita menemukan bahwa rasio frekuensi resonansi maksimum dan minimum dari rangkaian osilasi bervariasi dengan akar kuadrat rasio kapasitansi. Rasio kapasitansi di sini mengacu pada rasio kapasitansi saat tegangan bias balik paling rendah terhadap kapasitansi saat tegangan bias balik paling tinggi. Oleh karena itu, kurva karakteristik penyetelan rangkaian (frekuensi bias-resonansi) pada dasarnya adalah parabola.
Penyearah: Menghidupkan atau mematikan elemen sakelar konduktor semi tertutup pada waktu yang telah ditentukan.
Penyimpanan energi: Menyimpan energi listrik untuk dilepaskan bila diperlukan. Seperti flash kamera, peralatan pemanas, dll.
Secara umum kapasitor elektrolitik akan berperan sebagai penyimpan energi, untuk kapasitor penyimpan energi khusus mekanisme penyimpan energi kapasitif adalah kapasitor lapisan listrik ganda dan kapasitor Faraday. Bentuk utamanya adalah superkapasitor penyimpan energi, dimana superkapasitor merupakan kapasitor yang menggunakan prinsip lapisan listrik ganda.
Ketika tegangan yang diberikan diterapkan ke dua pelat superkapasitor, elektroda positif pelat menyimpan muatan positif, dan pelat negatif menyimpan muatan negatif, seperti pada kapasitor biasa. Di bawah medan listrik yang dihasilkan oleh muatan pada dua pelat superkapasitor, muatan berlawanan dibentuk pada antarmuka antara elektrolit dan elektroda untuk menyeimbangkan medan listrik internal elektrolit.
Muatan positif dan muatan negatif ini tersusun pada posisi berlawanan pada permukaan kontak antara dua fasa yang berbeda dengan jarak yang sangat pendek antara muatan positif dan negatif, dan lapisan distribusi muatan ini disebut lapisan listrik ganda, sehingga kapasitas listriknya sangat besar.
Waktu posting: 15 Agustus-2023
