什么是电容分压器：工作及其应用

2022-04-30

什么是电容分压器：工作及其应用

通常在电子产品中，分压器或分压器是无源线性电路，用于提供作为其输入电压一部分的输出电压。这里，分压是在分压器组件之间分配输入电压的结果。在分压器电路中，两个电阻串联连接，输入电压通过两个电阻给出，输出取自两个电阻之间的连接。根据应用，有不同类型的分压器电路可用，例如电阻式、电感式、低通 RC 滤波器和电容式分压器。本文简要介绍了其中一种分压器，即电容分压器及其与应用程序的合作。

什么是电容分压器？

电容分压器是一种以电容为分压元件的分压电路。与电阻器类似，电容器也可用于形成分压器电路，以便根据电容器值将电压分成电路的各个部分。与使用电阻的分压器电路类似，电容器串联起来形成带有电压源的分压器网络。

电容分压器

电容分压器如何工作？

与电阻网络相比，电容网络分压器更复杂，因为电容器是电抗器件。所以电路中电容提供的电阻主要取决于输入信号的频率。电容电阻可以用 Xc 表示，以欧姆为单位。电容器响应与电容器的电容值成正比。

所以，XC ∝ 1/C

如果源电流的频率较低，则电容器的充电时间会增加。同样，如果电流源的频率很高，那么电容器的充电时间就会减少。最后，我们确定频率“F”，容抗为“Xc”，电容值为“C”，则方程为；

XC ∝ 1/C

XC ∝ 1/f

容抗公式 Xc = 1/2πfc

在哪里，

“Xc”是欧姆 (Ω) 内的电容器电抗

“f”是以赫兹 (Hz) 为单位的频率

“C”是电容器的电容，以法拉 (F) 为单位

'π' 是数字常数 (3.1416)

电容分压器电路

电容分压电路如下图所示，用于计算电容的分压规则。在下面的分压器电路中，两个电容器与“Vs”等电压源串联。之后，电压源可以分为两个，一个电源通过 C1 电容器，另一个电压通过 C2 电容器。此外，电路中的 VC1 表示整个 C1 电容器的电压，而 VC2 是整个 C2 电容器的电压。

电容分压器电路

因此，组合电容可以给出：

1/Ceq = 1/C1 + 1/C2

Ceq = C1C2/C1 + 1/C2

通过源提供的电荷量 Q = Ceq Vs，基本上是

Q = (C1C2/C1 + 1/C2) VS

“C1”电容器的电压为 Vc1

VC1 = Q1/ C1

VC1 = (C1C2/C1 + C2) x Vs/C1

VC1 = Vs/(C1 + C2) x C2

“C2”电容器的电压为 Vc2

VC2 = Q2/C2

VC2 = (C1C2/C1 + C2) x Vs/C2

VC2 = Vs/(C1 + C2) x C1

因此，整个电容器的单个电压是相反电容的一小部分，乘以整个电容和电压。

示例问题

电容分压器仅适用于交流和直流，但交流和直流的公式几乎相同。因此，下面将解释交流和直流电容分压器电路的示例问题。

电容式交流分压器电路示例

示例电容式交流分压器电路图如下所示。电压源为120V；频率为 1500 赫兹。电路中的两个电容简单串联，其中第一个电容值VC1 3uF 与电容Xc 为30ohms。第二个电容值如 VC2 为 1uF，电容 Xc 为 60ohms。

交流分压器电路

VC1 和 VC2 等电容器的输出电压降为，

3uF电容的电抗为；

XC1 = 1/2πfC1 => 1/(2*3.142*1500*3*10^-6) => 10^6/28278 => 35 欧姆

1uF电容的电抗为；

XC2 => 1/2πfC2 => 1/(2*3.142*1500*1*10^-6) = 10^6/ 9426 => 106 欧姆

该电路的完全容抗为，XC= XC1+ XC2= 35Ω + 106Ω = 141Ω

电路中的电流为，

I = V/XC = 120V/141Ω = 0.85mA

每个电容器上的电压降为，

VC1 = I*XC1 = 0.85mA*35Ω = 29.75V

VC2 = I*XC2 = 0.85mA*106Ω = 90.01V

电容式直流分压器电路示例

电容式直流分压器的电路图如下所示。电压源为 9V，两个电容串联，VC1 为 3uF，VC2 为 1uF。在这里，直流分压器根据 V = Q/C 等公式分离电压。如果电路的频率为 12000Hz 或 12kHz，则评估 DC 的输出电压

直流分压电路

3uF电容的电抗XC1 = 1/2πfC1 = 1/(2*3.142*12000*3*10^-6) = 10^6/226224 = 4.420Ω

1uF电容电抗XC2 = 1/2πfC2 = 1/(2*3.142*12000*1*10^-6) = 10^6/75408 = 13.26Ω

可以使用 XC= XC1+ XC2 = 4.420Ω + 13.26Ω = 17.68 Ohms 来计算电路的完整容抗。

I = V/XC = 9V/17.68Ω = 0.50mA

每个电容器上的电压降为，

VC1 = I*XC1 = 0.50mA*4.420Ω = 2.21V

VC2 = I*XC2 = 0.50mA*13.26Ω = 6.63V

注：CT = (C1*C2) /(C1+C2) 也可以使用其他电容分压器公式，之后，XCT = 1/2πfCT。

的优点和缺点

电容分压器的优点包括以下几点。

便宜。

热量损失较少。

它们可以在交流电或直流电上工作。

安装成本低。

频率相关。

电容分压器具有带宽宽、响应速度快、稳定性好、分压比大等优点，具有快速脉冲信号测量等优点。

电容分压器的缺点包括以下几点。

挺重的。

工作效率会因过热而降低。

一些分压器仅适用于交流电。

应用

电容分压器的应用包括以下内容。

这种分压器用于降低电压以测量高电平电压。

这些是快速上升的电压和脉冲测量的理想选择。

在微控制器中，它用于测量传感器的电阻。

该分压器可用作连接各种工作电压的逻辑电平转换器电路。

这些电路用于不同的电子应用，从 Colpitts 振荡器电路到电容式触摸屏。

这些分压器广泛用于电子束加速器中，以评估 ns（纳秒）范围内的高压 o/p 信号。

简单的电容分压器用于测量纳秒到微秒范围内的高压信号。

因此，这完全是关于电容分压器的概述，以及交流和直流电路中的示例。该电路使用电位差并将其分离，同时保持电压比。这是一个问题，什么是电阻分压器？