硬件工程师必看——电容特性

1.电容两端的电压差不能突变

注意这里说的是电压差而不是电压，电压是可以突变的。

先让电容上端的电压为5V

再断开开关让下端的开关为5v,可以发现上面的电压变成10v了，证明电容两端电压可以突变，但是电容的电压差不可以突变。

2.电容的储能特性

电容相当于一个小电池他是可以储能的，有充电时间也有放电时间

电容的充电常数T=R*C

1.电容通过RC做delay上电

怎么做呢，比如你有一个3.3V的电源，然后芯片认为>=2v为高电平

设计一个调好R，C的数值就可以控制上电时间（0到2v的时间）。

2.电容通过RC做关断delay

3.滤波（电压跌落问题）

我们发现在电源给芯片供电的时候经常要加一个电容上去。这其实是因为电压跌落的原因导致的电压跌落的原因是什么呢？

比如芯片外面的负载通过一个开关去控制，然后芯片的工作电流是1ma然后负载工作的电流需要1A，从电流1ma到电流1.001A是需要时间的（电源线的距离），那么开关闭合的瞬间因为电流的降低那么电压U=I*R肯定也会降低，所以会出现电压降低的情况，经常会导致芯片工作异常状态，电容具有断电时提供短暂供电的特性，所以我们会增加一个电容

我们先通过电容两端电压差不能突变的特性，在开关的一瞬间把Vout拉低，模拟一下电压跌落

模拟的也有这种情况

但是加一个大电容就基本可以避免这种问题了

4.电容的容抗—隔直通交

电容的容抗等于R=1/2πfc

直流的时候F=0，容抗无穷大自然就隔绝了直流电

5.RC低通滤波电路

当输入信号的频率等于RC电路的截止频率ft，这里以1K为例，输出就会衰减3db,也就是0.707倍。

大家可能会好奇为什么要这样操作呢，其实很多时候我们的输入信号都不是一个干干净净的信号多多少少会有一些毛刺信号在上面

红色是有毛刺信号的通过RC滤波后变成了白色的干净信号

下面我们来分析一下RC滤波电路的原理——电容的充分放电

前面我们已经分析过电容的充电常数T=R*C，所以当RC确定那么电容的充电数度就确定了

当输入信号的频率很高，使得电容的充放电速度跟不上输入信号的电压变化速度，电容两端的电压是有衰减的，如果我把电源变成1K就是RC的截止频率，那就会衰减3db

当你输入信号的频率比较低时，使得电容的充放电速度可以跟上输入信号的电压变化速度，就没有衰减，而且基本上同步

6.CR高通滤波电路

先给大家看一下高频信号上有低频噪声(工频干扰)是什么情况

 

这里蓝色是正常的高频信号（通过CR滤波），红色是有低频噪声的高频信号

输出电容的电压是低通，因为Vcc-Vc=Vr,所以CR电路是高通滤波   

截止频率1k,输出0.707倍

高频信号正常输出

低频信号被衰减

  当然如果是共模的干扰，那就需要共模的滤波（左边红色的两个电容和两个电阻的模型）