电路元件

电路元件（精选4篇）

电路元件 篇1

摘要：基本电子元件电阻、电容、电感在电路设计中是常见而且是必不可少的元件,他们的性能直接决定了电路的工作质量。对于一般的电路设计者而言,往往只关心电阻阻值,电容容量,电感感量,却忽视了这些电子元件其他的参数对所设计电路的影响,因此虽然电路设计原理正确,但在实践中却经常出现电路无法正常工作的现象。该文主要从实践的角度并通过相关实例来简要的谈谈电阻、电容、电感在实际电路设计中的选择。

关键词：电阻,电容,电感,参数,性能

电阻、电容、电感作为常见的电路元件,在任何电路中几乎都能看他们的存在。由于这些电子元件太普通,以至于电路设计者在进行电路设计时一般只关心其基本的参数,即电阻阻值,电容容量,电感感量,而对其他的参数却不太关心甚至忽略了,因此往往会出现这样的现象,虽然电路设计原理正确,但在把电路图纸转化为实物以后,经常出现一些意想不到的现象,但又很难找出出现故障的原因。该文将通过几个实例分析,简要的介绍一下基本电子元件电阻、电容、电感在实际电路设计中进行选择的基本常识。

1 电阻的选择

1.1 电阻的分类及特点

电阻主要有四种,碳膜电阻,线绕电阻,金属膜电阻,金属氧化膜电阻。碳膜电阻稳定性良好,负温度系数小,高频特性好,受电压和频率影响较小,噪声电动势较小,阻值范围宽,但精度不高。线绕电阻具有较低的温度系数,阻值精度高,稳定性好,耐热耐腐蚀,主要做精密大功率电阻使用,缺点是高频性能差。金属膜电阻比碳膜电阻的精度高,稳定性好,温度系数小。金属氧化膜电阻在高温下稳定,耐热冲击,负载能力强。

1.2 案例分析

如图1所示电路,该电路是一个常见的滤波电路,在设计中电阻R的功率为1/16瓦,该电阻在此电路中的作用主要是衰减电路中的噪声,但在实际运行中,经常出现电阻爆裂的现象,经过测试,造成该现象的主要原因是在设计中只关注了电阻阻值,而忽视了对电阻额定功率的选择。

1.3 电阻选择要点

在选择电阻时,首先考虑的是电阻阻值的大小,这可以通过计算得到。由于电阻上有电流通过,因此电阻会消耗功率,为了保证电路的可靠运行,这时还需要考虑电阻的额定功率,特别是在功耗高的支路上,电阻额定功率的选择尤为重要,否则很容易损坏电阻。在一般的电源电路和其他设定器件工作参数的电路中,如电源电路中的电压或电流取样电阻,在晶体管放大电路中用于设置电路工作点的偏置电阻等,为了保证电路的稳定工作,对相关电阻的精度要求将会大大提高,在这种情况下一般应选用金属膜电阻或金属氧化膜电阻。对于绕线电阻,虽然精度高,但分布参数较大,不适合用于高频电路中。

2 电容的选择

2.1 电容的分类及特点

陶瓷电容:用高介电常数的钛酸钡一氧化钛挤压成圆管、圆片或圆盘作为介质,并用烧渗法将银镀在陶瓷上作为电极制成,体积小,价格低,稳定性好,但容量较低。

钽电容:使用钽作为介质,是一种电解电容,但不使用电解液,适合在高温下工作。其特点是温度特性好,适宜于小型化。主要缺点是耐压耐电流能力较弱。

图3电源滤波电路

铝电解电容:铝电解电容是由铝圆筒做负极,里面装有液体电解质,插入一片弯曲的铝带做正极制成。它的特点是容量大,但是漏电大,稳定性差,有正负极性,适宜用于电源滤波或者低频电路中。

2.2 电容的主要作用

从电容的容抗公式Z=1/ωC可以看出,信号频率和电容容量都会影响其阻抗的大小,正是基于此原因,电容的一个重要作用就是滤波,几乎所有的电源电路中都会用到。从理论上说,电容越大,阻抗越小,通过的频率也越高。但实际上超过1u F的电容大多为电解电容,有很大的电感成份,所以频率高后反而阻抗会增大。有时会看到有一个电容量较大的电解电容并联了一个小电容,这时大电容通低频,小电容通高频。电容的第二个主要作用就是起旁路作用,旁路电容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。电容的第三个主要作用是起去耦作用,避免电路间的耦合干扰。

2.3 案例分析

如图2所示电路,在少量数据处理时,电路工作正常用,而一旦出现大数据处理,偶尔会发生数据丢失现象。在一般情况下,可能会认为是时钟或CPU出了问题,但实际上在此电路中并非如此。测量CPU供电引脚,发现纹波电压很高,最后在该引脚增加两个小电容以加强滤波作用,此时数据丢失现象即消失。

2.4 电容选择要点

陶瓷电容体积小、稳定性好,但容量小,适用于高频滤波。钽电容温度稳定性好,容值较大,耐压耐流能力弱,适用于高频滤波。铝电解电容容量大,耐压高,但精度差,适用于低频波波。另外还需要特别关注电容的阻抗与频率变化的关系,事实上,一个电容器可等效成R、L、C二端线性网络,不同类型的电容器其等效参数R、L、C的差异很大,等效电感大的电容器(如电解电容器)不适合用于耦合、旁路高频信号,等效电阻大的电容器不适合用于Q值要求高的振荡回路中。

3 电感的选择

3.1 电感的作用

由电感的阻抗公式Z=ωL可知,频率越高,电感的阻抗越高,而对直流的阻抗为零,因此电感的一个基本作用就是通交流阻直流。另外由于电感是由导线绕制而成,由法拉弟电磁感应定律可知,当通过电感的电流发生变化时,电感将产生感应电动势,从而阻碍电流的变化,所以电感具有保持器件电流稳定的作用。最后电感还有滤波的作用。

3.2 案例分析

如图3所示电路,电源电压纹波较大,该电路中的LC滤波器本是用于滤波的,然而正是由于这个LC滤波器,导致了电路发生了谐振,该谐振信号叠加在输出电压上,从而使输出电压纹波增大,把滤波电感去掉,输出电压上几乎波有纹波电压。

3.3 电感选择要点

电感与电容构成低通滤波器时,要防止噪声频率点与谐振频率点的重合,以免产生共振。

电感串联在电源电路中,要考虑电感器件的压降。信号线上的电感,要注意其品质因数与频率的关系,电源电路上使用的电感,要注意其直流电阻,额定电流大小等,特别需要强调的是在选电感时,首先应明确其使用频率范围,铁芯线圈只能用于低频,一般铁氧体线圈、空心线圈可用于高频。

4 结语

电阻、电容、电感作为基本的电子元件,他们的性能参数对电路的正常工作有极大的影响。该文通过几个简单的案例分析,说明在电路设计时不能简单的只考滤电阻阻值、电容容量、电感感量,为了提高电路的工作质量及电路工作的稳定性还需要考虑其他的参数,并简单的说明了选型的基本原则。

参考文献

[1]王剑宇.高速电路设计与实践[M].北京:电子工业出版社,2010.

[2]张金.电子设计与制作100例[M].北京:电子工业出版社,2009.

[3]王俊峰.电子制作的经验与技巧[M].北京:机械工业出版,2007.

电路元件 篇2

关键词：电容器；充放电；交流电路

电容元件的授课首先要介绍为什么要学习电容元件的原因，然后根据电容元件的重要性来进行分析和讲解。在授课过程中主要分为以下几个方面：

一、以背景知识介绍，激发学员兴趣

荷兰莱顿大学的教授布洛克做摩擦起电的实验时，把一支枪管悬在空中，将起电机跟通过金属链条与小铁钉相连，自己摇动起电机，无意中把一个带电的小铁钉调到玻璃瓶中去了。他以为过不了多久小铁钉的电量就会消失，当他想从玻璃瓶中把小铁钉取出来时，手碰到钉子的瞬间，突然有了一种电击的感觉。经过反复实验，他得出一个结论：把带电体放在玻璃瓶内是可以把电保存下来的，并将该瓶取名为莱顿瓶，这也就是早期电容器的雏形。原始的莱顿瓶是一个玻璃瓶，瓶里瓶外分别贴有锡箔，瓶里有金属导体组成。这就构成以一个最简单的电容器，因此，电容器其实就是一个储存电荷的装置。

二、在理论学习中，采取教员引导、学员分析的方式

为让学员更直观地了解电容器是怎样存储电荷进行工作的，可以从以下几方面分析。

先来看一个实验演示，让学员简单地了解充放电。

开关S与1相连时，电源、电阻、电容构成一个电路，此时电路会出现怎样的现象呢？在开关闭合瞬间，小灯泡最亮，亮度逐渐变暗，直至熄灭。如果电路连接状态不发生改变，灯一直处于熄灭状态。小灯泡为什么会有这样的现象呢？很显然小灯泡作为电阻元件本身没有这样的特性，产生这种现象的原因只能与电容有关。

在电路刚接通1的瞬间，因电容器上没有电荷，它两端的电压为零，这时充电电流最大。随着电路中可移动电荷的减少，电路中电流逐渐减小，电容器两极板上的电荷不断累积，电源两端的电压与电容的端电压之差逐渐减少，因此，充电电流不断减小。最后，当电容器两端的电压和电源的端相等，即UC=U时，充电电流为零，此时充电结束。可见，开始电路中电流最大，然后逐渐减小直至为零，这个过程小灯泡变化的过程。

在电路接通2的瞬间，放电电流最大。随着电路中可移动电荷的减少，电路中电流减小，电容两极板上的电荷不断减少，因此电流减小，UC减小。最后，当电路中没有可移动的电荷时，I=0，UC=0，此时放电结束。在开关闭合瞬间，小灯泡最亮，亮度逐渐变暗，直至熄灭，与电流变化过程完全一致。这就是电容器的充电和放电的过程。

通过演示看到，在直流电路中，电容器无论充电还是放电，小灯泡最终的现象都是熄灭，因此电容器相当于断路。在充放电的过程中，电路中虽然有电流产生，但是由于电容内部是绝缘介质，因此电容内部是没有电流的。

然后通过实验现象，进一步分析电容在交直流电路中的作用。

因为直流电的大小和方向都不随时间改变，所以频率等于零，容抗就等于无穷，也就意味着电容对直流电的阻碍作用为无穷大，所以电容处于的状态是开路状态。由于交流电的大小和方向都随时间改变，频率越大，容抗越小，对交流电的阻碍作用越小，电流越大。因此电容具有通交流隔直流，通高频阻低频的作用。

再由多种表示法来分析电压电流的关系。

通过观察电流的解析式发现，电压的最大值、有效值都满足交流电路欧姆定律。因为电压和电流的初相位不同，所以瞬时值不满足。通過电压、电流的解析式，我们可以直接得到电压、电流的相位关系是电流是超前电压90°。

最后结合解析式和波形图分析功率关系，记住重要结论及公式。

瞬时的电压、瞬时的电流随时间改变，在任意时间点上，功率也在发生变化，也就是瞬时功率。瞬时功率等于瞬时电压乘以瞬时电流，瞬时功率的最大值为电压、电流有效值的乘积，角频率变为电压、电流角频率的2倍。在整个变化过程中，电容时而充电、放电，进行的是一个可逆的能量变换过程，并不消耗能量，只是和电源进行能量的吞吐变换，说明电容是一个非耗能元件，因此平均功率等于零。

三、结合例题讲解，巩固理论知识，总结解题思路

举例分析：在收音机电路里，电容器在选频网络中，电容与电感组成谐振电路。在放大器电路中，可以起到耦合的作用。在放大器的基极电路中，起到滤波作用。

四、通过器件的识读、检测，提高学员动手操作的能力

电路元件 篇3

随着集成电路技术的发展, 低压低功耗设计技术成为普遍关注的焦点, 然而, 低电压给模拟集成电路设计带来了诸多的挑战[1,2,3,4]。为了解决输入端阈值电压的影响和输出信号的电压幅度问题, 人们提出了以电流模电路取代电压模电路的设计策略, 并取得了良好的效果。其中, 电流传输器就是电流模电路结构的代表之一。

第一代电流传输器[5]通常用从X输入端到Y输入端的反馈获得IY=IX, 它具有减小X端输入电阻的作用, 当VY=0时, 该输入电阻非常小, 可以作为输入级用于接口芯片和高速传输系统中。后来, 人们不断改进电路结构, 从电流传输器的动态范围、跟随特性等方面进行完善, 以形成第二代电流传输器[6,7]。

本文首先把第二代电流传输器 (CCTT) 应用于电抗器件的设计, 以小的容抗实现大容抗等效, 从而避免了集成模拟电路设计中大电容的使用以节省芯片面积;以容抗实现感抗等效变换, 避免了制作片上螺旋电感复杂的工艺步骤。另外, 将第二代电流传输器应用于频率变换电路, 大大提高模拟芯片的设计效率。

1 第二代电流传输器结构

图1是为了改善 (CCII) 低电压工作时输入电压的线性范围, 而采用CMOS工艺实现的电路原理图。输入级完成X端和Y端之间的跟随。为了有利于低功耗工作, 输出级由两级AB类放大器组成。其中, 第一级为一个简单的反相放大器, 执行反馈动作以减小X端的输入电阻;第二级完成由X端到1端的电流传输。利用附加的电流镜把电流反相并传输到2端, 其图形符号如图2所示。

第二代电流传输器的关系式为:

$\left[\begin{array}{l}i{}_{\text{Y}}\\ v{}_{\text{X}}\\ i{}_{\text{Ζ}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0& 0& 0\\ 1& 0& 0\\ 0& \pm {\rm K}& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}v{}_{\text{Y}}\\ i{}_{\text{X}}\\ v{}_{\text{Ζ}}\end{array}\right](1)$

2 第二代电流传输器的应用

2.1 基于第二代电流传输器的电抗倍增器

为了用较小的电容, 通过有源网络进行阻抗变换来获得较大的电容, 由跨导运算放大器、无源元件和CCII经过适当连接成两种有源网络 (见图3) , 分别为浮地阻抗变换器和接地阻抗变换器。

所含跨导运算放大器 (OTA) 的输入/输出关系[8]如下:

$i{}_{\text{o}\text{u}\text{t}}=g{}_{\text{m}}(v{}_{\text{Ρ}}-v{}_{\text{Ν}})(2)$

式中:iout为输出电流;gm为跨导 (受偏置控制) ;vP, vN分别为正、负输入端的输入电压。

由OTA和CCII的构成关系得到节点2的电压为:

$V{}_2=g{}_{\text{m}}{\rm Z}{}_{1}V{}_1(s)(3)$

再根据CCII的构成关系, 有:

$\begin{array}{l}{\rm I}{}_2(s)=\frac{V{}_2(s)}{{\rm Z}{}_2}(4)\\ {\rm I}{}_1(s)={\rm K}{\rm I}{}_2(s)(5)\end{array}$

取K=1, 由式 (3) ～式 (5) 得:

${\rm Z}{}_{\text{i}\text{n}}(s)=\frac{V{}_1(s)}{{\rm I}{}_1(s)}=\frac{{\rm Z}{}_2}{g{}_m{\rm Z}{}_1}(6)$

2.1.1 有源电容倍增器[9]

当Z1与Z2分别选用电阻R、电容C时, ${\rm Z}{}_{\text{i}\text{n}}(s)=\frac{1}{s(g{}_{\text{m}}RC)}$, 有源网络等效为一个容量为 Ceq=gmRC的电容, 该电容较原电容C, 放大了gmR倍, 大大提高了等效容量, 称该电路为有源电容倍增器。考虑电容C的等效串联电阻r, 按上述步骤重新推导得等效输入阻抗为:

${\rm Z}{}_{\text{i}\text{n}}(s)=\frac{1}{s(g{}_{\text{m}}RC)}+\frac{r}{g{}_{\text{m}}R}(7)$

可见, 该有源电容倍增器等效成为一个电容和一个电阻串联, 其中电容容量为Ceq=gmRC, 电阻阻值为$\frac{r}{g{}_{\text{m}}R}$, 等效后电容是原电容gmR, 而等效后电阻只有原电阻$\frac{r}{g{}_{\text{m}}R}$, 品质因素并没有改变。

2.1.2 有源电抗转换倍增器

当Z1与Z2分别选用电容C、电阻R时, Zin (s) =s (RC) /gm, 有源网络等效为一个电感, 电感量为 Leq=RC/gm。适当调节跨导gm, 改变与R的比值, 可以得到较大电感, 称该电路为有源电抗转换倍增器;考虑电容C的等效串联电阻r, 注意到实际电路中R>>r, 按上述步骤重新推导可得等效输入阻抗为:

${\rm Z}{}_{\text{i}\text{n}}(s)=\frac{s(RC)}{g{}_{\text{m}}[1+s(rC)]}\approx \frac{s(RC)}{g{}_{\text{m}}}(8)$

所以, 该有源电抗转换倍增器可以实现电抗到感抗的变换, 但其品质因素很小。

另外, 由于跨导放大器的gm值受偏置电流IB或偏置电压VB的控制, 电抗倍增器的放大倍数与gm成比例关系, 因此, 即使该倍增电路的所有元件参数都确定下来, 在实际应用中仍然可以通过调整跨导放大器的偏置来调节电抗的倍数, 以达到对等效电抗的在系统调控, 使得应用更具有灵活性。

2.2 基于第二代电流传输器频率变换电路的设计

2.2.1 第二代电流传输器频率变换电路的原理

用一个四管差分跨导输入级和2个CCII组成乘积型电流传输器, 如图4所示。

这是全差分的电路结构 (即输入与输出信号均为差分形式) , 以获得前置差分电阻的良好线性, 根据式 (1) , 有:vX=vY及iZ=-iX, 则电压的传输关系为:

$(V{}_{\text{S}\text{Ρ}}-V{}_{\text{S}\text{Ν}})=-R{}_2{\rm K}\frac{W}{L}(V{}_{C{}_1}-V{}_{C{}_2})(V{}_{\text{E}\text{Ρ}}-V{}_{\text{E}\text{Ν}})(9)$

式中:W/L为差分跨导输入管的宽长比;常数K=μCOX, μ, COX分别为沟道中载流子的平均迁移率及单位面积栅氧化层的电容。这种全差分电流传输器实现了两个电压差分信号的乘积输出, 且具有自动失调取消[10]的功能。

2.2.2 频率变换电路的功能模拟

在27 ℃和±2.5 V电源电压下利用Candence Spectre对图4电路的倍频功能进行仿真。图5是两输入信号均为40 MHz正弦波、输出信号为80 MHz正弦波的仿真波形图, 其中上方为波形输入信号, 下方波形为输出信号。

图6是两输入信号分别为100 kHz和10 MHz的正弦波、输出信号为调幅波的仿真图, 上方和中间波形为输入信号, 下方波形为输出的调幅信号。

乘积型电流传输器利用两输入信号相乘, 输出边带信号的方法来实现倍频 (如图5为上边带信号, 频率为输入信号频率的2倍) 、抑制载波的平衡式调幅 (图6为双边带信号, 上边频两输入信号的和频, 下边频为两输入信号的差频) , 如果在百兆级频率内任意输入两个信号, 输出经高通滤波器或低通滤波器取出其中一个边频, 便实现了两信号的混频。以上仿真表明, 用一个四管差分跨导输入级和两个CCII组成乘积型电流传输器能够在百兆级带宽范围内正确地施行频谱的线性搬移。在混频、倍频和幅度调制电路系统中, 有着广阔的应用前景。

3 结 语

本文分别结合OTA和四管差分跨导输入电路, 以CCII为核心设计了有源电容器、有源电感器以及倍频、幅度调制器。特别是实现了容抗到感抗的转换, 为有源电感的设计提供了新的思路。以上各部分的分析与仿真表明:第二代电流传输器在设计电抗器件和频率变换电路具有通用性。把CCII用于模拟集成电路设计, 是电流模电路在通信芯片应用的有益尝试。

参考文献

[1]徐栋麟, 林越.低电压满电源幅度CMOS运算放大器设计[J].固体电子学研究与进展, 2004, 24 (2) :373-380.

[2]程剑平, 魏同立.低电压全差分运算放大器的优化设计[J].固体电子学研究与进展, 2005, 25 (2) :225-230.

[3]罗萍, 李肇基.一种基于负电阻的高输出阻抗的电流源[J].半导体学报, 2006, 27 (3) :443-447.

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[6]PALUMBO G, PENNISI S.A high performance CMOSCCII[J].Inter.Journal of Circuits Theory and Applica-tions, 2001, 29 (3) :331-336.

[7]ALZAHER H A.CMOS highly linear fully differential currentconveyor[J].Electronics Lett., 2004, 40 (4) :214-216.

[8]LOPEZ-MARTIN A J, RAMIREZ-ANGULO J, DURBHAC, et al.A CMOS transconductor with multi-decade tuningusing balanced current scaling in moderate inversion[J].IEEE Solid-State Circuits, 2005, 40 (5) :1078-1083.

[9]张立森, 王立志, 贾博.采用有源电容倍增器改善开关电容DC-DC变换器的性能[J].电子学报, 2007, 35 (8) :1563-1566.

电路元件 篇4

一、电容器工作特性分析

电容器的构成:两个导体中间用绝缘介质隔开就构成电容器。电容器最基本的特性是能存储电荷。电容充电后存储了一定量的电荷与电场能量。

1. 电容的基本关系式:

Q=CU。Q:一个极板上的电荷量, 单位是库[仑], 用C表示;C:电容, 单位是法[拉], 用F表示;U:两极板间的电压, 单位是伏[特], 用V表示。

总结:电容工作特性一:电容有储能作用。应用电路:滤波电路。

2. 电容元件的电压电流关系。

对于线性时不变电容元件来说, 在采用电压电流关联参考方向的情况下, 可以得到, 表明电流和电压的变化率成正比。当电容上的电压剧变时, 电容电流大。当电压不随时间变化时, 电流为零。

总结:电容工作特性二:电容有隔直通交的作用。应用电路:多级放大电路极间耦合。

3. 电压电流或者用以下的积分式描述:在已知电容电流iC (t) 的条件下, 其电压uC (t) 为

其中为电容电压的初始值。

从数学知识可知:当电容电流iC (t) 有限时, 电容电压uC (t) 不能突变。

总结:电容工作特性三:电容电压不能突变。应用电路:门电路构成的单稳态触发器。

4. 正弦稳态下电容的电压电流关系。

如果电容两端加上正弦电压, 并设电压和电流为关联参考方向, 则电容中的电流:。写成正弦电流的一般表示式, 即:。比较上面两个式子, 有I=ωCU, φi-φu=π/2, 由此可见, 施加电容上的电压和通过电流是同频率的正弦量, 在相位上电压滞后电流π/2 (或者说电流超前电压π/2) , 电压和电流有效值 (或最大值) 成正比, 其比值定义为电容的容抗。

总结:电容工作特性四:电容对电压有移相作用。应用电路:振荡电路。

二、电容器在中专教材中的典型应用电路

电容工作特性一:电容有储能作用。应用电路:电容滤波电路。

在直流电源电路中, 并联电容滤波电路是最经典的。它就是利用电容储能原理, 利用电容充电放电的过程使我们从脉动电压获得较为平滑的直流电压波形。

当u2大于电容电压uc时, 电容被充电, 当u2小于电容电压uc时, 二极管截止, 电容向负载放电, 维持电流方向不变, 输出电压的脉动成分减少, 使电压平滑稳定。

电容与电感或是与电阻组合, 还可以构成滤波效果更好的LC滤波器, 及LC-π或者是RC-π型滤波器。

电容工作特性二:电容有隔直通交的作用。

典型应用电路: (1) 基本放大电路; (2) 多级放大电路极间耦合。

1. 共发射极放大器。

其中C1、C2是

隔直电容, 避免信号源与放大器之间以及各级放大电路之间直流电位之间互相影响。而交流信号可以顺利通过电容传到输出端。

2. 多级放大器级间阻容耦合方式:将放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端, 称为阻容耦合方式。

由于电容的隔直作用, 阻容耦合放大电路各级之间的直流通路不相通, 各级的静态工作点相互独立, 便与设计与调试。对于交流信号, 前级的输出信号可几乎没有衰减地传递到后级的输入端。

电容工作特性三:电容电压不能突变。应用电路:门电路构成的单稳态触发器。

微分型单稳态触发器:

工作原理分析:稳定状态:门1截止 (输出高电平) , 门2导通 (输出低电平) , uI=0, uI2=VDD, 因此有u01=VDD, u02=0, 电容C上的电压为0。

暂稳态:当输入正触发脉冲uI时, 门1输出电压u01产生负跃变, 由于电容C两端的电压不能突变, 使门2的输入电压uI2负跃变, 门2输出电压u02上升, u02正反馈到门1输入端。于是, 电容C开始充电, 电路进人暂稳态。在此期间输入脉冲又变回低电平。

自动翻转回到稳态:随着电容C的充电, 电容上的电压逐渐升高, 即门2输入uI2升高, 当uI2=UTH时, u02下降, 由于u02反馈至门1的输入端, 使u01上升, uI2上升, 门2的输出u02变到低电平, 正反馈到输入端, 输出u01变到高电平。暂稳态结束而电路返回稳态。

同时电容C上的电荷通过电阻R和门2输人回路的保护二极管释放。

在此微分型单稳态触发器的电路中, 正是应用电容两端电压不能突变才有了暂稳态的过程。

电容工作特性四:电容对电压有移相作用。

1.应用电路:RC振荡电路。电容的移相作用使电容成为震荡电路中的最主要的元件。

振荡电路的基本构成为放大电路、反馈网络、选频网络、稳幅电路。震荡发生的条件:

(1) 幅值条件:放大倍数A与反馈系数F的乘积的模为1即:AF=1。

(2) 相位条件:反馈电压与输入电压同相。放大电路的相移φA与反馈网络的相移φF之和为2nπ, 即:φA+φF=2nπ。通常可以利用电容移相作用构成RC移相振荡器。也可以利用RC电路构成选频网络。相位角从超前到滞后的过程中, 在某一确定频率f0下必有相位角为零;在此频率f0下, 其输出电压幅度达到最大值。这一频率是选频网络的谐振频率, 即振荡器的振荡频率。从电工学的计算可知:f0=1/2πRC。

2.利用电容的移相作用提高公率因数。供电设备输出的总功率:S=UI, 其中U为电压有效值, I为电流有效值。其中有一部分是有功功率P=Scosφ, 另一部分为无功功率Q=Ssinφ。λ=cosφ称为功率因数。如果功率因数λ越小, 电路的有功功率就越小, 无功功率就越大, 电路中能量互换的规模也越大。为了提高能量的利用率, 必须提高公率因数。

提高功率因数λ就是要缩小阻抗角φ, 在电动机等感性负载电路中电流滞后电压, 当感性负载电路并联电容器以后, 电容器之路电流超前电压π/2, 使得总电流与电压的夹角减小, 从而达到了提高功率因数的目的。

根据中职学校的教学特点, 在电路教学中应尽量化繁为简, 有些时候可以以定性分析代替定量分析。如果有实验环节效果更好, 或用电路分析软件辅助教学都是不错的选择。

摘要：学无止境, 教亦无止境, 教师在自己的职业生涯中要不断地提升自己, 深入钻研, 不断总结。本文系统总结了电容元件的工作原理及在电路中的作用, 分析其在中职学校电专业教学中的典型应用, 与大家分享。

关键词：电容,工作特性,作用,应用

参考文献

[1]刘志平, 苏永昌.电工基础[M].高等教育出版社, 2001.