电容分压器实例讲解

分压电路可以由无功元件构成，就像它们可以用固定值电阻构造一样容易，但就像电阻电路一样，电容分压网络不受变化的影响在供电频率下，即使它们使用的电容是电抗元件，因为串联链中的每个电容都会受到电源频率变化的影响。

但在我们看一下电容电压之前分频器电路更详细地说，我们需要更多地了解容性电抗以及它如何影响不同频率的电容。

在我们关于电容器的第一篇教程中，我们看到一个电容器由两个平行的导电板由绝缘体隔开，并且在一个板上具有正（+）电荷，而在另一个板上具有相反的负（-）电荷。我们还看到，当连接到DC（直流）电源时，一旦电容器完全充电，绝缘体（称为电介质）就会阻断通过它的电流。

典型电容器

电容器就像电阻器一样对抗电流，但与电阻器以热量形式耗散其不需要的能量不同，电容器在其板上存储能量当它在放电时充电并释放或将能量释放到连接电路中时。

电容器通过在其电路板上存储电荷来抵抗或“反应”电流的能力称为“电抗”因为这个电抗与电容有关，所以它被称为电容电抗（ Xc ），和电阻一样，电抗也以欧姆为单位测量。

当完全放电的电容器连接在直流电源（如电池或电源）上时，电容器的电抗最初极低且最大电流当电容器板以指数方式充电时，电流流过电容器很短的时间。

经过一段等于约“5RC”或5个时间常数的时间后，电容器的极板完全充满电充电等于电源电压，没有进一步的电流。此时，电容器对直流电流的电抗在兆欧区域达到最大值，几乎是开路，这就是电容器阻断直流的原因。

现在如果我们连接电容器对于连续反转极性的AC（交流电）电源，对电容器的影响是其电路板相对于施加的交流电源电压连续充电和放电。这意味着充电和放电电流总是流入和流出电容器板，如果我们有电流，我们还必须具有电抗值来抵抗它。但它的价值是什么以及决定容性电抗值的因素是什么。

在关于电容和电荷的教程中，我们看到了电荷量（ Q ）在电容器板上与电容器的施加电压和电容值成比例。当施加的交流电源电压（ Vs ）值不断变化时，电路板上的电荷也必须改变值。

如果电容器的电容值较大，那么对于给定的电阻，R对电容器充电需要更长的时间τ= RC，这意味着充电电流流动的时间更长。对于给定频率，较高的电容导致较小的电抗值Xc。

同样，如果电容器具有较小的电容值，则需要较短的RC时间常数来对电容器充电，这意味着电流将流动较短的时间。电容越小，电抗值Xc越高。然后我们可以看到更大的电流意味着更小的电抗，而更小的电流意味着更大的电抗。因此，容抗与电容器的电容值成反比，X C α -1 C.

然而，电容并不是决定容抗的唯一因素。如果施加的交流电流处于低频率，则电抗具有更多的时间来累积给定的RC时间常数并且反对指示大的电抗值的电流。同样，如果施加的频率很高，则在充电和放电循环之间几乎没有时间来建立电抗，并且反对电流导致更大的电流，表明电抗更小。

然后我们可以看到电容器是阻抗，并且该阻抗的大小取决于频率。因此，较大的频率意味着较小的电抗，较小的频率意味着较大的电抗。因此，电容电抗，Xc（其复阻抗）与电容和频率成反比，容抗的标准公式如下：

电容电抗公式

其中：

Xc =以欧姆表示的电容电抗， （Ω）

π（pi）= 3.142的数值常数

ƒ =以赫兹为单位的频率，（Hz）

C =以法拉为单位的电容，（F）

串联电容器中的电压分布

现在我们已经拥有看到对电容器充电和放电电流的反对如何不仅取决于其电容值而且取决于电源的频率，让我们看看它如何影响串联连接的两个电容器，形成一个电容分压器电路。

电容分压器

考虑两个电容， C1 和 C2 在s中连接在10伏的交替供电中。由于两个电容串联，它们上的电荷 Q 是相同的，但它们之间的电压将不同并且与它们的电容值有关，如 V = Q / C 。

分压器电路可以由无功元件构成，就像它们可以由电阻构成一样容易，因为它们都遵循分压器规则。以此电容分压电路为例。

每个电容两端的电压可以通过多种方式计算得出。一种方法是找到每个电容器的容抗，总电路阻抗，电路电流，然后用它们来计算电压降，例如：

电容分压器实例No1

在上述串联电路中使用10uF和22uF的两个电容，计算每个电容器在80Hz时的10伏均方根电压下的均方根电压降。

10uF的电容电抗电容器

22uF电容器的电容电抗

串联电路的总容性电抗 - 注意串联的电抗就像电阻串联一样加在一起。

或：

电路电流

然后串联电容分压器中每个电容的电压降将为：

当电容值不同时，较小值的电容器将自身充电至比较大值的电容器更高的电压，在上面的例子中，它分别为6.9和3.1伏。由于基尔霍夫电压定律适用于此电路和每个串联电路，因此各个电压降的总和将等于电源电压的值， V S 和6.9 + 3.1确实等于10伏。

注意，无论电源频率如何，串联电容分压电路中连接的两个电容两端的电压降比率始终保持不变。然后，即使供电频率从80Hz增加到8000Hz，我们的简单示例中的两个6.9伏和3.1伏的电压降也将保持不变。

电容分压器示例No2

使用相同的两个电容器，计算8,000Hz（8kHz）的电容电压降。

虽然两个电容器两端的电压比可以保持不变，但随着电源频率的增加，组合的容抗电阻会减小，因此总电路阻抗也会减小。阻抗的减小导致更多的电流流动。例如，在80Hz时，我们计算出上面的电路电流约为34.5mA，但在8kHz时，电源电流增加到3.45A，增加了100倍。因此，流经电容分压器的电流与频率或Iα成正比。

我们在这里看到电容分压器是串联电容器的网络，每个电容器都是它上面有一个交流电压降。由于电容分压器使用电容器的容抗值来确定实际电压降，因此它们只能用于频率驱动电源，因此不能用作直流分压器。这主要是因为电容器阻断了直流，因此没有电流流过。

电容分压电路用于各种电子应用，从科尔皮兹振荡器到改变输出的电容式触摸屏当被人的手指触摸时，电压被用作降低高压的电源变压器的廉价替代品，例如在使用低压电子设备或IC等的电源连接电路中。

因为我们现在知道，两个电容器的电抗随频率变化（以相同的速率），因此电容分压器电路上的分压将始终保持不变，保持稳定的分压器。