电容,现在普遍应用在电路中,或被用做去耦电容,或被用作隔直电容,或作为匹配电容。 可是,它为什么能隔直通交? 这是【1】中的一幅图,意在解释去耦电容的重要性。去耦电容提供瞬态电流,可以稳定器件的瞬态电压。 瞬态电流会在器件,负载,地,电容之间形成一局部的闭环环路,就像有电流通过电容之间的两个电极一样。 可是,我们知道,电容的模型是两个导电平板,分开一定的距离,中间可以是介质,也可以是空气。电流的流动需要实际路径,或一根导线,或PCB上的铜皮。可是当两块板上间隔一定距离,相互不接触的时候,电流显然没法流过啊。可是为啥电容表现的好像有电流流过它呢。 先说一下安培定理。 安培定理告诉我们,电流以及变化的电场都可以产生磁场。其中,C是指一闭合环路,而S是指由该闭合环路形成的面。 如上图所示【2】,电流I流入电容。上图中有闭合环路C,曲面S1,曲面S2,他们三者之间的关系,可以这样理解。 假设,你家娃让你陪她玩吹泡泡的游戏。你沾了一下泡泡水.刚开始,泡泡水就挂在泡泡器上,是一个平面,为S1;你开始对着泡泡吹气,然后泡泡就开始慢慢变大,然后就形成曲面S2. 所以S1和S2,虽然一个为平面,一个为曲面,但都是从由同一个闭合曲面C,即泡泡器上出来的。 因为C没变,所以安培定理左边的值没变,则流经S1和S2的电流应该是一样的。流经S1的电流为I,那流经S2的电流又是啥呢? 这就是位移电流。 电流I流入电容,开始给电容充电,电容两端的电压差V(t)开始变化【3】。 (公式1) 假设电容两端的导电极的面积为A,导电极之间的介质的介电常数ε0,导电极之间的距离为d,则 (公式2) 将公式2代入公式1,即得 由于 所以 即,电场的变化等价于电流,称之为位移电流。 当然,要产生这位移电流,前提是电场要随时间变化,如果电场是恒定的,则就没有位移电流产生喽。 所以,电容能够隔直通交。 以上为个人理解。 文献: 【1】 https://e2e./blogs_/archives/b/precisionhub/archive/2013/08/13/the-decoupling-capacitor-is-it-really-necessary 【2】http:///slide/6110628/ 【3】Elya B. Joffe,Kai-Sang Lock. Grounds for Grounding A Circuit to System Handbook |
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