电容电感差异在哪里?特性差异是什么?
电容
界说:由两块金属电极之间夹一块绝缘电介质构成。当在两金属电极间加上电压时,电极就会存储电荷,所以电容器是储能元件。
有哪些效果
1.隔直流转沟通。
2.在充放电进程中,南北极的电荷有个堆集的进程,因而,电容器的电压不能骤变。
电容
电感器
是能把电能转化为磁能存储的元件。 它只阻挠电流的改动。电感器在没有电流时,接通电路将阻挠电流流过,有电流时,断开电路将企图保持电流不变。
效果
隔沟通转直流。
电感
谁超前谁滞后
这儿用浅显点的了解
电容是两个电极板,在南北极加上电源时,正电荷和负电荷堆积在两个极板上,然后两个极板才会发生电压。所以是电流超前电压。
电感是一个线圈,会阻挠电流的改动,因而电流滞后电压,又名电压超前电流。
可编程的模仿开关电容怎么规划?
开关电容电路能把模仿和数字功用集成在单芯片上,这便是现在的片上体系。传统的模仿信号处理电路选用继续时基电路,包含电阻、电容和运算扩大器。继续时基模仿电路运用电阻比、电阻强度或电阻值、电容值等设置搬运函数。选用MOS技能的电阻和电容肯定准确性对施行模仿处理功用来说并不够好。不过,相对而言,用MOS取得的电容准确性还能够承受。此外,制作高精度小型电容相对比较简单,用MOS技能占用的空间相对于电阻而言比较少。因而,咱们以为开关电容电路现在将逐步替代传统的继续时基电路。
作业办法
James Clerk Maxwell最早于1873年介绍了用电容仿真电阻的技能,其时他将电流计与电池、安培计和电容串联,并定时逆变电容,然后检测出电流计的电阻。相似的办法也曾用于开关电容电路。经过MOS开关操控电荷流进出,开关电容电路可用电容仿真电阻。操控电荷流界说了电流,然后界说了电阻。以下电路显现了电荷经过电阻和开关电容的活动状况。
图1:电荷经过电阻和开关电容的活动状况。
假如咱们核算图1(a)中经过电阻的电流,应选用以下方程式:
i= V/R ——(1)
在图1(b)中,?1和?2对错堆叠时钟。?1封闭时,?2翻开,电容充电至电压V。存储在电容中的电荷可由以下方程式得出:
q = CV—–(2)
现在,?1翻开而?2 封闭,存储在电容中的电荷移动至接地。就每对准确时序开封闭合而言,都要移动量子电荷。假如开关频率由fS得出,则经过电路的电流可由以下方程式得出。
i = q/t = qfS = fSCV ——(3)
咱们比较方程式1和3,可得到:
R = 1/fSC — –(4)
需求留意的重要一点是,等效电阻同电容值和开关频率成反比。这说明只需改动电容值或开关频率就能改动电阻值。在任何选用数字资源的体系中,咱们都能十分方便地修正开关频率,然后修正电阻。
PSoC的开关电容
赛普拉斯的可编程片上体系(PSoC)器材运用开关电容电路来完成可编程模仿功用。在PSoC中,模仿开关电容块环绕轨到轨输入输出、低偏置和低噪声运算扩大器而构建。大多数模仿电路在输入和反应途径中都包含一些电容和电阻。假如上述组件的值及其连接到运算扩大器的办法能够编程,那么咱们就能让其依据咱们的需求发挥效果,也便是说能够让其发挥反相扩大器、非反相扩大器、过滤器、积分器等不同效果。以下是PSoC中可用的一般性开关电容电路的方框图:
该模块包含二进制加权开关电容阵列,运用户能完成电容加权的可编程性。在图2中,操控字段BSW可让BCap作为开关电容或电容。可编程的 BCap开关电容连接到运算扩大器的总和节点。AnalogBus(模仿总线)开关将运算扩大器的输出与模仿缓冲相连接。CompBus(比较器总线)开关将比较器与数字块相连接。输入多路复用器能从外部输入、某些其他模仿块输出和内部参阅等输入源中进行挑选。操控装备的操控寄存器也有不同挑选。由于寄存器位操控一切事项,因而咱们即使在运行时也能改动功用。这样,相同的块就能依据用户的使用需求而发挥不同的效果。
反相扩大器施行方案示例
以下是用一般开关电容电路施行反相扩大器的示例,如图3所示:
图3: 用一般开关电容电路施行反相扩大器的示例。
本扩大器包含运算扩大器、输入电容(CA)、反应电容(CF)和五个开关。
本电路作业分为两个不同的阶段——收集阶段和电荷搬运。
在收集阶段,电路如下所示:
图3(a):收集阶段的电路图。
在本阶段,电容的一切电荷接地,仅有的破例在于,CF上由于输入偏置电压原因有些电荷。CA的输入侧设为接地,CF的输出侧也设为接地。不过由于电荷方向在收会集不同,因而在电荷搬运阶段消除了偏置效应。由于收集阶段主动进行上述检测,因而又称作“主动归零”调整。
在电荷搬运阶段,电路如下所示:
图3(b):电荷搬运阶段的电路图。
输入电容中存储的电流量CA核算如下:
q = VinCin —–(5)
电荷只能经过CF移出,由于运算扩大器的输入阻抗很高。因而,假如经过CF 传输的电荷量为q,那么输出电压为:
Vout = -q/CF ——(6)
以上方程式中的“-”取决于从接地(虚拟接地)到运算扩大器输出电荷的方向。
用方程式5和6,咱们得到增益如下:
Vout/Vin = -CA/CF —– (7) 规范反相扩大器方程式
不同电路都能用相同的一般开关电容块创立,满意过滤器、比较器、调制器和积分器等不同规划模块的要求。
可编程模仿解决方案示例
咱们接下来考虑以下开关电容积分器:
图4:开关电容积分器。
以下方程式界说了本积分器的输出电压:
Vout = Vout z-1 + VinCA/CF —–(8)
依据方程式8,搬运函数为:
Gain = Vout/Vin = CA/CF(1-z-1) = 1/s(fsCA/CF) —–(9)
依据方程式9,咱们能够发现,增益取决于电容值和开关频率。上述任何一项改动都会改动积分器的增益。
下面,假定咱们一开始规划积分器增益为2,跟着需求的改动,期望增益为3,那么咱们只需将开关频率调理为原先的1.5倍即可。
滤波器也可被看作另一个比如。假如用开关电容电路规划滤波器,咱们只需相同改动开关频率就能调理其截止频率。
本文小结
咱们能够十分容易地看出上述规划办法的优势地点。可编程解决方案能加速产品投放市场的速度。集成式运算扩大器合作可编程电容开关使咱们在不大幅 改动原理图或板布局的状况下就能改动规划功用,而固定功用块施行方案则无法完成这一点。从以上示例中,咱们能够看出大多数模仿电路的根本构建块由运算扩大 器以及一些开关电容组成,咱们可经过体系中的其他数字电路操控这些开关,只需改动开关频率就能调理电阻值,然后体现出片上模仿解决方案的可编程特点。高度 集成加上可编程性所带来的超卓灵活性有助于节省BOM,削减板上空间占用,并且在任何规划阶段无需太多尽力就能修正规划方案。