电容器高低通带通及分类,当电容器两端被加上极性不变的电压时,电容器就会充电,而此电压虽极性不变电压却随时改变时,电容器两端将保持最高电压值,这种现象,在前节中,我们己予叙述在本节中,我们想要讨论的乃是,当一只电容器的两被加上一电压和极性随时均在变化的压时,情况又是如何?
在此整个状况的变化中,我们要注意三种现象 低电容器在整个电压变化的过程中所表现的,虽然都是可以导电的,然其导电的量,是否就是电源所能提供的最大的量呢这就未必了,例如电容器的容量若很小,在充电的时候,只能充少量的电,而放电时,也就将所充电能放完为止,所以可以想象电容量愈大,导电量也愈大 第二电容器充电是须要时间的,当电容量对电源所供给的能量而言,是很小的时候,电容两端的电压可以紧密地追随电源电压的变化,而电流却似乎是提前于电压变化90度,因此a由负到正时电流是一个方向,而由正的最大值到负的最大值又是一个方向,而电压则是由负到正再回到零为一个方向,越过零轴后才变换另一方向 第三也是在本节中所主要叙述的现象,也就是当电容量固定的时候,我们把电源变化的频率加快或减慢,其产生的情况将与电容量大小的变化是一样的,也就是当频率高时,相当于容量加大,所以它导电的量也愈大,反之电源频率低时,相当于容量减小,导电量也小。
请看图1-3A当图中a点的电压对b点而言为正时,电容器做第一次充电,充电的方向是近a端为正,b端为负,在整个充电过程中,由于电容器内部原先无电能,而现在必须使它储存电能,所以必有电能消耗,虽然这种消耗被储存在一如蓄水池一样的电容器上,而无疑地,在电路内一定有电流流通,既有电流流通,就可以把电容器看成是导电的。
接着,当a点电压对b点而言到达正的最高值之后,又开始降低,此时由于图1-3A 的电路中没有像图1-2中一样的单向导电二极管,所以当a点对b点电压比电容器二端电压低时,电容器就开始放电,放电的方向当然和充电时的方向相反,既然有放电现象,就有电流,有电流,我们可以把电容器看成是导电的。
a点的电压一直下降,直到和b一样,,然后仍继续下降,此时a点的电压比b点的电压低,或者我们可以说a点对b点而言变成负的了于是电容器由放电动作变成反向充电,一直要延续到a对b而言到达最大的负值这整个过程 中,尽管a对b而言,经历了由正到负的变化,而对电容器的作用却只是a对b由高到低,方向并无改变,所以电容器由正向的放电一直到负向的充电,均维持着同一电流的方向当然,它也是导电的 而这个方向的导电作用一直要延续到a对b而言,越过最高的负值,使电容器做负向的放电。
导电量既有大有小,便有类于电阻的功能,但多少与电阻的导电性质有别,不同的情况是 电阻的导它仅与本身的阻值有关,而电容则除与容量有关外,还必须是交流,且与交流的频率有关我们把其中同与不同的部分综合之后,将电容的这种导电特性称之为容抗,容抗概念之确立因系来自与电阻值的对比,是故量度单位乃引用电阻值的单位 奥姆 Ohm或简作Ω。
容抗的公式是
Xc=1/2πfc
式中Xc是容抗值,单位为奥姆,f为所加交流频率,C为容量,单位为法拉。
由上式,我们可以把一固定容量之电容器,求出其随频率变化的容抗,并绘成曲线,图1-3B即为0.1微法电容器的容抗曲线,我们可以发现1.容抗和频率反比 2.当频率为零 直流 时,容抗无限大 不导电。
利用电容器的这种容抗特性 如果把它串联在电路中 就可以使高频通过得多一点 而低频则通过得少一点 反之如把它并联在电路中则高频被削弱 因为短路掉了 得多一点 低频则削弱得少一点 串并联对电路发生的效果可以说正好是相反的。
但必须特别注意的是 单纯的电容虽有容抗产生 但无所表现 要使它有明确的表现 必须加入其它有别于电容的组件 例如电阻就是常加的组件之一。
我们且看图1-3C 如果AC电源之内阻非常的小 小于电容对该AC频率所呈容抗很多那么电容两端必完全呈现AC电源的它压 但假如AC电源有相当大的内阻大于电容对该AC频率所生容抗很多 则在电容两端因无足够的时间可以充电和放电 所以所呈现的AC电压几乎等于零 由以上两种极端的现象 我们发现电源的内阻将决定一既定容量之电容对一定频率的衰减情形 在实际使用中 由于电源或讯号源 的内阻并不是一项可以掌握的因子 所以通常设计时 必须将源阻设定得很低 然后以外加电阻与电容之配合 以达成控制频率之作用。
图1-3D所示为最简单之RC型高通或低通网络仔细地参看此二图 当可发现其基本结构并无不同 不同的只是电压的取出点不同而己 当电压是在电容两端取出时 频率愈高被衰减的就愈多 但电压在电阻两端取出时 频率愈高则衰减即愈少此即低通或高通网络 利用高 低通网络的混合组成 可以设计成某一特定频率范围才能通过网络 称之为带通网络 又利用高通 低通及带通的原理 将高 中 低不同的频率分别予以取出的就是分频网络。
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