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电阻电容是电路中常见的两种元件它们在电路中起到了重要的作用。本文将从基本原理、功能特点和应用领域等方面个绍电阻和电容的作用。
电阻的作用
电阻是电路中基本的元件之一,它的主要作用是限制电流的流动。当电流通过电阻时,会产生电阻的电压降,从而抵消电源的电压,使电流得到限制。电阳的大小可以通过欧姆定律来描述,它与电流成正比,与电压成反比。
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电容的选型及应用
1)高速电路设计中电容的作用
电荷缓冲池:电源的负载是动态的,即高速运行的器件的电流和功耗是不断变化的。电容的本质是储存电荷和释放电荷,当外界环境变化时,电容中的电荷能被迅速积累或释放。有公式:
其中,
表示电容两端电压的变化量,
表示电容两端电荷的变化量,
为电容的容值。当外部环境的变化驱动器件的工作电压增加或减少时,电容能通过积累或者释放电荷吸收这种变化,即将器件工作电压的变化转变为电容中电荷的变化,从而保持器件工作电压的稳定。因此,电容可以作为电荷缓冲池,以使高速运行器件的工作电压保持稳定。
高频噪声的重要泄放通路:在高速电路中,无时无刻都存在状态的转变,由此会在电路中产生大量的噪声等干扰。在电源传输路径上,需要将这些干扰泄放到相对稳定的地平面上,以免影响器件的工作。
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电容等效电路分析
电容是带有电阻、电感等成分的小电路。给出以下概念:
ESL(等效串联电阻):有电容器件的引脚电感和电容器件两极间等效电感串联而成,主要取决于封装;
ESR(等效串联电感):有电容器件的引脚电阻和电容器件两极间等效电阻构成,主要取决于电容工作温度、工作频率以及电容体本身的导线电阻等;
Rleak(并联泄露电阻):取决于电容器件本身特有的泄露特性。
注:电容器件的特性同时取决于电容分量、ESL分量、ESR分量及泄露特性,其等效电路。
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去耦电容,其作用是为器件稳定工作而给器件电源提供的本地“小池塘”。在高速运行的器件上,会不断产生快速变化的电荷需求,对于这种快速的需求,电源模块无法及时给器件提供电流以补充,只能依靠器件附近的电容给予解决。
旁路电容,其作用是为前级(如电源产生的高频噪声等干扰)提供一条流到地平面的低阻抗路径,以避免这些干扰影响正在高速工作的器件。
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