电容检测原理
一、用MSP430基于张弛震荡器的检测
图就是使用MSP430内部的比较器来实现一个张弛震荡触摸按键的的电路。在在输入端，比较器的正接到了一个电阻网络，比较器的负接到了电阻Rc与感应电容之间。比较器所接的电阻网络为比较器提供了参考电压，而这个参考电压又受到了比较器输出反馈的激励，所以其值在1/3Vcc和2/3Vcc之间反复变化。造成张弛振荡器的持续震荡，其震荡频率可由以下公式算出：
f OSC = 1/[1.386 × R C × C SENSOR]
当手指接触到触摸按键以后，显然，C SENSOR的值将会被改变，于是fosc也随之变化。如果我们能够检测到这种变化的话，也就自然知道何时触摸按键被“按下”了。
检测的方法也很简单，上面我们说过，当手指接触到触摸按键以后，C SENSOR的值将会被改变，于是fosc也随之变化。频率的倒数就是周期，只要我们在一个固定的时间内去计算上升沿或下降沿的数目，那么如果在某一时刻该数目有较大的变化的话，那就说明C SENSOR的值已经被改变，即按键被“按下”了。
二、MSP430基于电阻电容充放电时间的检测
第二种方法就是基于电容充、放电时间长短的检测，下图给出了这种触摸检测方法的原理图。
在这种方法中，主要检测的是电容充电和放电的时间。首先，由一个GPIO（Load）对电容Cx进行充电；同时开启计时器进行计时；随着充电的进行，Cx的电压中不断升高，最终它将会操作某个门限电压V,当其超过门限电压V后，Acq I/O GPIO将会检测到这个事件，同时停止计时器并读出此时的数值。这样，就完成了一次充电计时过程，当手指接触到触摸按键时，Cx将会变大，显然，充电时间也会变长。通过不断比较每次充电的时间，很自然地就能得知当前是否有按键被“按下”。
同样，既然能检测充电时间，那么也能检测放电时间。这里不再赘述。
CYPRESS方式
1.1. CSA 感应方式
CSA 是指CapSense逐次逼近感应方式，只能在CY8C20x34 PSoC 系列器件中应用。
图3 CSA 结构图
图3 显示了CSA的原理方框图，其工作流程如下：
开关SW1 和SW2 与感应电容CX 形成了一个开关电容网络，该网络可以等效为电阻。通过将iDAC 设置到校准电平并使SW1 和SW2 切换，从而将CMOD 上的平均电压设定为随CX 值而变化的电平。另外可设置iDAC 至低电流电平并保持SW2 打开，使得CMOD 上的电压斜坡上升。在CMOD 上用于达到VREF 的斜坡电压的时间表示CX 值。在比较器输出端的定时器可将斜坡时间转化为具体的数值。
在没有手指接触时，通过逐次逼近方式来确定需要的iDAC 设置，从而使CMOD 上的电压保持在VREF，这样即可实现系统自校准。系统将为所有sensor存储单独校准的iDAC 设置。
当手指接触时，CMOD 上的电压会处于更低的电压电平，这需要更多的时间才能达到阈值电压VREF，如图4 所示。如果(t2-t1) 足够长，按钮就是处于手指接触(Finger-Present)状态，否则按钮就是处于手指离开(Finger-Absent)状态。
高达100 pF 的内部可编程电容可用于CMOD，但是更大的外部电容能够提升性能：按钮和滑条的电容为1000 pF，而接近式感应则为10 nF。推荐将560 欧姆的串联电阻与所有CapSense输入串联以避免RF 干扰。
图4 在手指离开与手指接触的情况下，CSA 波形的变化
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1.2. CSD Sensing Method
1.2. CSD 感应方式
CSD stands for CapSense with Sigma-Delta A/D. CSD is implemented in both the
CY8C21x34 and CY8C24x94 PSoC device families.
CSD 是指CapSense Sigma—Delta调制电容感应，其可在CY8C21x34 和CY8C24x94 PSoC 系列器件中应用。
Figure 5. CSD Configuration of CapSense
图5 CSD 结构图、
图5 显示了CSD的原理方框图，其工作流程如下：
开关SW1 和SW2 与感应电容CX 形成一个开关电容网络，从而在VDD 和CMOD 之间具有一个等效电阻。等效电阻的值由CX 控制。SW1 和SW2 的开关由PRS 生成器的伪随机序列进行控制。SW3 工作时与SW1 和SW2 不同步。将RB 切换至接地时，CMOD 上的电压会下降。当RB 接通时，CMOD 上的电压又会上升。比较器会根据CMOD 上相对于VREF 的电压而更改状态。
可通过添加16 位定时器形成Sigma- Delta A/D，以测量比较器高电平持续时间至比较器低电平持续时间。
当手指接触时，CX 会变大而VDD 的等效电阻变小，这就能允许更多电流流入CMO。比较器将花费更多的时间在CMPHIGH 状态上，而CMPLOW 状态的时间则会
更少。如果CMPHIGH/CMPLOW 的比率足够高，那么按钮就会处于手指接触状态，否则按钮就会处于手指离开状态，如图6 所示。
Figure 6. CSD Waveform Changes With Finger Absent/Present
图6 在手指接触与手指离开的情况下，CSD 波形的变化
与固定时钟源相比，PRS 更能有效降低噪声。推荐采用3900 pF 的CMOD 值。RB 要求调谐至sensor以获得最佳性能，其值大约为5K-10K。推荐将560 欧姆的串联电阻与所有CapSense输入串联以避免RF 干扰。
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2. How to Design CapSense Printed Circuit Boards
2、如何设计CapSense印刷电路板
在典型CapSense应用中，可通过印刷电路板(PCB) 的布线来形成电容感应。下列指南说明了如何设计CapSense PCB(见参考书目[2])。
2.1. 布线布局指南
电路板面积：CapSense所需的电路板面积只比感应区自身稍大。Sensor周围的电场非常局限，尤其将接地层和Sensor铜箔置于相同的PCB 层上时更为如此。
PSoC 布局：使PSoC 与Sensor之间的距离保持最小化是一个不错的做法。通常将PSoC 与其他组件一起贴装到底层，而将CapSense Sensor置于顶层上。
板层：最常见的PCB 为双板层，Sensor和栅格地层位于顶层，而其他器件则处于低层。当板区必须最小化时可采用四层板。典型的设计为处于顶层的Sensor，第2 层走线，第3 层为接地层，然后其他都在底层，如图7 所示。不要直接在Sensor下布线。
图7 板级空间有限时，CapSense电路扳的四层布板情况
电路板厚度：目前发现基于FR4 的设计可采用的标准电路板厚度为0.020"
(0.5mm)、0.047" (1.2 mm) 和0.063" (1.6 mm)。那么电路板多薄才合适呢?一个经验法则就是Sensor与接地层之间的间隙应比其至接地层的垂直距离要小。
走线长度和宽度：必须使走线和Sensor的寄生电容CP 最小化以确保系统的动态范围尽可能大。那么走线到底应该多长呢?在成功的CapSense产品中，用于滑条的最长走线是9" (230 mm)，而用于按钮的最长走线是12" (300 mm)。(这个极限值示例要求更大的Sensor和更薄的覆盖物,以最大化来自Sensor的信号。)走线宽度将添加至Sensor CP，
并且会增加耦合至其他层上的元件。0.0065" - 0.008" (0.17 - 0.20mm) 的走线宽度能满足大多数应用的需要。
过孔：应使用最少的过孔并与CapSense输入的走线保持一致以最小化CP。可在Sensor上的任何位置进行过孔布置，如图8 所示。
图8 触摸板的过孔可以在Sensor的任何位置(底层走线、顶层Sensor)
通讯信号走线：电容式感应走线不要接近或并行于高频通讯信号走线，例如I2C 或SPI 主控制器。如果需要让通讯信号走线与Sensor引脚交叉，那么应确保二者彼此垂直。是减小通讯信号走线和Sensor走线之间交互的有效方式之一，就是通过端口分配来实现隔离。端口引脚P1[0] 和P1[1] 用于编程和I2C，并且如果没有其他引脚可用就应该仅用于CapSense。
铺地层：为了使CP 最小化，推荐在Sensor层上进行40% 的铺地，而非Sensor 层则进行60-80% 的铺地。
图9 最小化CP 的部分铺地
覆盖物厚度：表1 针对PSoC CapSense应用(塑料覆盖物)列出了所推荐的最大覆盖物厚度。介电常数在确定覆盖物厚度时起到一定的作用。普通玻璃其介电常数εr ≈8，而塑料的介电常数εr≈2.5。对于相同水平的灵敏度，根据εr /2.5 的比率就能估算出塑料覆盖物的厚度。依据这种经验法则，对于同一灵敏度的普通玻璃覆盖物的厚度就应大约是塑料覆盖物厚度的三倍。
表1 针对CapSense应用推荐使用的塑料覆盖物的厚度
信号和噪声都会受到覆盖物属性的影响。当覆盖物的厚度增加时，信号和噪声都会减弱。其中典型的关系曲线如图10 所示。可将信号定义为手指接触和手指离开状态平均输出中的差值。噪声可以定义为在手指离开的状态下输出的峰-峰值差。
图10 随着覆盖物厚度的增加，信号电平开始下降
覆盖物粘合剂：覆盖物材料必须与感应PCB 保持良好的机械接触。3M 公司可提供两种广泛使用的非导电性粘合剂，其可用于覆盖物467MP 和468MP。
手套：如果Sensor必须在戴手套的情况下工作，那么在设计按钮尺寸时应将手套材料的厚度添加到总的覆盖物厚度中。干皮革和橡胶与塑料类似，其介电常数介于2.5-3.5 之间。滑雪手套的介电常数为2 或更小，这取决于手套绝热的空气含量。
LED 背光：CapSense能够与LED 背光一起出色地工作，仅需在感应铜箔上截一个孔并保持LED 走线位于电路板的底层即可。
一个PCB 上有多个PSoC：对于拥有许多按钮的系统来说，例如键盘，系统设计时可能要求具有两个或多个专用于CapSense的PsoC。如果情况确需如此，就应隔开按钮以便使铺地从每个按钮组的走线中独立出来。此举可防止独立的CapSense组之间发生耦合。
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2.2. 按钮
按钮的功能是判断导体是否存在。CapSense按钮的典型应用是感知手指的触摸。
形状：用于感知手指触摸的推荐形状为实心圆形，如图11 所示。
图11 推荐使用的形状为实心圆形
当按钮周围的间隙增加时电容CP 反而会降低。CP 与间隙的曲线关系示例如图12 所示，图12 还显示了三种按钮尺寸(直径5mm、10mm和15mm)的情形。
图12 CP 为按钮接地间隙与按钮直径的一个函数(0.062" 厚度, FR4)
保护性覆盖物越厚，按钮直径就应越大。图13 显示了按钮直径的使用指南。对于1mm 厚的有机玻璃覆盖物，推荐的按钮直径是9mm。
图13 按钮直径与覆盖物厚度的关系
2.3. 滑条
滑条是一个Sensor阵列。相邻电容元件之间的变化可用于确定导体的位置。通过使用中心点计算即可在固件中确定接触点位置。
滑条段(slider segment) 必须足够小以便于多个片段能与手指接触，如果足够大的话，就会产生通过覆盖物所需的信号电平。锯齿形状很适合于滑条，滑条段最好有5 个或以上。滑条的最大长度只受到PSoC 中可用IO 引脚的限制。典型的滑条形状如图14 中所示。上面每个滑条片段的条形图代表了Sensor输出。
图14 使用滑条产生的锯齿图案
滑条复用：如果IO 引脚数目有限，那么将两个滑条段连接到一个PSoC 引脚上就能使PSoC 感应滑条段数量翻倍。CapSense用户模块向导支持用户选择这种接法并将其作为引脚分配的选项，并且用户模块API 能正确地确定手指所触摸的半边滑条。请注意，将每个CapSense输入引脚连接至两个滑条片段会使CP 翻倍，但信号不会有任何增多。
2.4. 触摸板
CapSense用户模块不直接支持触摸板，但可将触摸板作为两个独立的滑条使用。所有适用于滑条的指南同样也适用于触摸板。
图15 利用两个CapSense滑条实现触摸板，一个用于X 轴，一个用于Y 轴
CapSense触摸板的典型示例就是有着20列滑条(X 轴)和10行滑条(Y 轴)的设计。总共要将30 个引脚用于CapSense输入。活动区域的尺寸为3.9" x 1.9" (99 mm x 47 mm)，覆盖物为0.010" (0.25 mm) 的ABS 塑料层。行和列Sensor之间留有0.2" (5 mm) 的间距。基准线噪声电平在手指离开状态下是单一的计数。手指在触摸板上会产生15 个计数的差分信号，这会导致24dB 的信噪比(SNR)。设置中心点算法即可确定每个行对和列对之间的20 个位置，该触摸板系统的分辨率每英寸计数(CPI)为100。
2.5. 接近式感应
CapSense用户模块不直接支持接近式感应，但可将接近式感应可以由大CP 和计数差值小的CapSense按钮来实现。专用接近式感应的最佳实施办法是作为单一的线路长度，如图16 所示。把CapSense PCB 上的按钮和滑条连接至单一的大Sensor，这是实施接近式感应的另外一种技术。
图16 接近式感应原型的后视图
2.6. 柔性电路
柔性电路能很好适用于CapSense。在印刷电路板中提到的所有相同的指南同样也适用于柔性电路。柔性电路通常比PCB 要薄一些。通过使用不薄于0.01" (0.25 mm) 的柔性电路来限定CP，并且可将走线长度限制为几英寸。柔性电路的一个良好特性是Kapton 材料(290 KV/mm)可提供高击穿电压。
2.7. ITO 触摸屏
ITO 是铟锡氧化物的英文缩写。这种陶瓷材料的薄膜不仅可以导电，而且非常透明。ITO 触摸屏的示例如图17 所示。ITO 薄膜的电阻率范围为0.25-1000 欧姆/平方，并且其典型值介于100-500 欧姆/平方之间。薄膜的厚度决定了电阻率。材料越薄，通过的光线就越多，其产生的电阻也会越大。反之，材料越厚，通过的光线就越少，其产生的电阻也会越小。
触摸屏可运行于电阻式或电容式下。两种模式都有其适合市场。电阻式要求存在压力以使导电层保持接触，更容易磨损和破裂。这种模式是一种具有较差透明度(<75%)的四层板解决方案。电容式可使用手指作为导体。该模式是一种具有较高透明度(>90%)的单层板或双层板解决方案。赛普拉斯能同时支持这两种触摸屏技术。
图17 ITO 触摸屏
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3. 从概念到生产：CapSense工具和技术
3.1. 评估板和示例
图18 CY3212-CapSense培训评估板
如图18 所示，CY3212 板是一款用于CapSense应用开发的评估板。应用固件上写有“C”字样。通用功能库使得项目开发就和写入几行代码一样的简单。
此处的代码示例其目的是要求在一个按钮阵列中扫描两个Sensor并将结果保存到I2C 阵列中。
代码1
3.2. 基准线技术
Baseline是用于CapSense测量的参考线。每个电容式Sensor都有其自身的基准线。对电容式Sensor数据来说，Baseline就是一种基准线，这些数据可通过CapSense用户模块的基准线进行比较、计算得出。可IIR低通滤波器来处理原始计数数据，如图19 所示。例如手指接触和手指离开状态，都是基于基准线建立的参考电平。
图19 Baseline就是CapSense数据的基准线，该数据不断更新
3.3. 环境影响
温度和湿度：温度和湿度都会导致基准线计数随时间漂移。CapSense用户模块具有从-40oC 到+85oC 的特征，如图20 所示。由基准线所追溯的趋势可自动补偿温度和湿度所造成的不良影响。
图20 混度变化(原始计数会随温度漂移，湿度也具有相似的影响)
水：当覆盖物上出现雾状沉淀或者有小水滴溅到Sensor上时，CapSense仍然能够可靠运行。可通过灵巧的机械设计来处理有水情况。设计Sensor时使其垂直或保持一定角度以使水能迅速流出表面;并且在Sensor外面区域的覆盖物上增加沟槽以帮助水分流掉。另外，还使按钮突出以防止水坑的形成。
电容的作用
1、滤波电容 它并接在电路正负极之间,把电路中无用的交流电流去掉,一般采用大容量电解电容器,也有采用其他固定电容器的. 2、退耦电容 并接于电路正负极之间,可防止电路通过电源内阻形成的正反馈通路而引起的寄生振荡. 3 、耦合电容 连接于信号源和信号处理电路或两级放大器之间,用以隔断直流电,让交流电或脉动信号通过,使相信的放大器直流工作点互不影响. 4、旁路电容 并接在电阻两端或由某点直接跨接至共用电信为交直流信号中的交流或脉动信号设置一条通路,避免交流成分在通过电阻时产生压降. 5、中和电容 连接于三极管基极与集电极之间,用于克服三极管极间电容而引起的自激振荡. 6、槽路电容(调谐电容) 连接于谐振电路或振荡电路线圈两端的电容. 7、垫整电容 在电路在能使振荡信号的频率范围减小,而且显著提高低频端振荡频率的电容,它是与槽路主电容串联的. 8、补偿电容 在振荡电路中,能使振荡信号的频率范围得到扩大的电容,它与主电容并联起辅助作用. 9、逆程电容 并接在行输出管集电极与发射极之间,用来产生行扫描锯齿波逆程的电容. 10、自举升压电容 利用其储能来提升电路由某的电位,使其电位值高于为该点供电的电源电压. 11、“S”校正电容 串接于偏转线圈回路中,用于校正两边延伸失真. 12、稳频电容 在振荡电路中,用来稳定振荡频率的电容. 13、定时电容 在RC定时电路中与电阻R串联共同决定时间长短的电容. 14、降压限流电容 串接于交流电路中用于它对交流电的容抗进行分压限流. 15、缩短电容 这种电容是在UHF高频头中为了缩短振荡电感的长度而串接的电容. 16、克拉泼电容 在电容三点式振荡电路中,串接在振荡电感线圈的电容,为了水运晶体管结电容的影响,提高频率稳定性. 17、锡拉电容 在电容三点式振荡电路中,并接在振荡电感线圈两端的电容,为了消除晶体管结电容的影响,使其振荡频率越就越容易起振. 18、加速电容 接在振荡反馈电路中,使正反馈过程加速,提高振荡幅度. 19、预加重电容 为了防止音频调制信号在调制时可能使高频分量产生衰减或丢失,而适当提升高频分量的
电容器的工作原理及结构
电容器工作原理这得从电容器的结构上说起。最简单的电容器是由两端的极板和中间的绝缘电介质（包括空气）构成的。通电后，极板带电，形成电压（电势差），但是由于中间的绝缘物质，所以整个电容器是不导电的。不过，这样的情况是在没有超过电容器的临界电压（击穿电压）的前提条件下的。我们知道，任何物质都是相对绝缘的，当物质两端的电压加大到一定程度后，物质是都可以导电的，我们称这个电压叫击穿电压。电容也不例外，电容被击穿后，就不是绝缘体了。不过在中学阶段，这样的电压在电路中是见不到的，所以都是在击穿电压以下工作的，可以被当做绝缘体看。但是，在交流电路中，因为电流的方向是随时间成一定的函数关系变化的。而电容器充放电的过程是有时间的，这个时候，在极板间形成变化的电场，而这个电场也是随时间变化的函数。实际上，电流是通过场的形式在电容器间通过的。 电容 diànróng 1. [capacitance；electric capacity]：电容是表征电容器容纳电荷的本领的物理量，非导电体的下述性质:当非导电体的两个相对表面保持某一电位差时（如在电容器中），由于电荷移动的结果，能量便贮存在该非导电体之中 2. [capacitor；condenser]：电容器的俗称 [编辑本段]概述 定义： 电容（或称电容量[4]）是表征电容器容纳电荷的本领的物理量。我们把电容器的两极板间的电势差增加1伏所需的电量，叫做电容器的电容。电容从物理学上讲，它是一种静态电荷存储介质（就像一只水桶一样，你可以把电荷充存进去，在没有放电回路的情况下，刨除介质漏电自放电效应/电解电容比较明显，可能电荷会永久存在，这是它的特征），它的用途较广，它是电子、电力领域中不可缺少的电子元件。主要用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、隔直流等电路中。 电容的符号是C。 在国际单位制里，电容的单位是法拉，简称法，符号是F,常用的电容单位有毫法(mF)、微法(μF)、纳法(nF)和皮法(pF)(皮法又称微微法)等，换算关系是： 1法拉(F)= 1000毫法(mF)＝1000000微法(μF) 1微法(μF)= 1000纳法(nF)= 1000000皮法(pF)。 相关公式： 一个电容器，如果带1库的电量时两级间的电势差是1伏，这个电容器的电容就是1法，即：C=Q/U 但电容的大小不是由Q或U决定的，即：C=εS/4πkd 。其中，ε是一个常数，S为电容极板的正对面积，d为电容极板的距离，k则是静电力常量。常见的平行板电容器,电容为C=εS/d.（ε为极板间介质
指针式万用表MF47的原理与测量方法和测量电路
万用表的使用（MF47） ●指针式万用表的结构、组成与特征 ●万用表的原理图与工作原理 ●万用表的电阻档测量原理图及实际电阻色环图片表 ●三极管引脚判断及常用三极管直流放大倍数表 ●万用表的电容测量及微小电容测量方法与电路分析 ●万用表测量驻极体话筒、喇叭、稳压管稳压电压、光敏电阻等●在线电路电容、电阻测量 ●万用表使用技巧与注意事项 ●
第一节指针式万用表的结构、组成与特征 1、万用表的结构特征 MF47型万用表采用高灵敏度的磁电系整流式表头，造型大方，设计紧凑，结构牢固，携带方便，零部件均选用优良材料及工艺处理，具有良好的电气性能和机械强度。其特点为：测量机构采用高灵敏度表头，性能稳定；线路部分保证可靠、耐磨、维修方便； 测量机构采用硅二极管保护，保证过载时不损坏表头，并且线路设有0.5A保险丝以防止误用时烧坏电路；设计上考虑了湿度和频率补偿； 低电阻档选用2＃干电池，容量大、寿命长；配合高压按着，可测量电视机内25kV以下高压；配有晶体管静态直流放大系数检测装置； 表盘标度尺刻度线与档位开关旋钮指示盘均为红、绿、黑三色，分别按交流红色，晶体管绿色，其余黑色对应制成，共有七条专用刻度线，刻度分开，便于读数；配有反光铝膜，消除视差，提高了读数精度。除交直流2500V和直流5A分别有单独的插座外，其余只须转动一个选择开关，使用方便；装有提把，不仅便于携带，而且可在必要时作倾斜支撑，便于读数。 4.2 指针式万用表的组成 指针式万用表的型式很多，但基本结构是类似的。指针式万用表的结构主要由表头、档位转换开关、测量线路板、面板等组成（见下图）。 指针式万用表的组成 表头是万用表的测量显视装置，南京电子仪表厂提供的指针式万用表采用控制显示面板＋表头一体化结构；档位开关用来选择被测电量的种类和量程；测量线路板将不同性质和大小的被测电量转换为表头所能接受的直流电流。万用表可以测量直流电流、直流电压、交流电压和电阻等多种电量。当转换开关拨到直流电流档，可分别与5个接触点接通，用于测量500mA、50mA、5mA和500μA、50μA量程的直流电流。同样，当转换开关拨到欧姆档，可分别测量×1Ω、×10Ω、×100Ω、×1kΩ、×10kΩ量程的电阻；当转换开关拨到直流电压档，可分别测量0.25V、1V、2.5V、10V、50V、250V、500V、1000V量程的直流电压；当转换开关拨到交流电压档，可分别测量10V、50V、250V、500V、1000V量程的交流电压。
《电路原理》作业及答案
第一章“电路模型和电路定律”练习题 1-1说明题1-1图（a）、（b）中：（1）u、i的参考方向是否关联？（2）ui乘积表示什么功率？ （3）如果在图（a）中u>0、i<0；图（b）中u>0、i>0，元件实际发出还是吸收功率？ i u- + 元件 i u- + 元件 （a）（b） 题1-1图 1-4 在指定的电压u和电流i的参考方向下，写出题1-4图所示各元件的u和i的约束方程（即VCR）。 i u- + 10kΩi u- + 10Ωi u- + 10V - + （a）（b）（c） i u- + 5V + -i u- + 10mA i u- + 10mA （d）（e）（f） 题1-4图 1-5 试求题1-5图中各电路中电压源、电流源及电阻的功率（须说明是吸收还是发出）。
15V + - 5Ω 2A 15V +-5Ω 2A 15V + - 5Ω2A （a ） （b ） （c ） 题1-5图 1-16 电路如题1-16图所示，试求每个元件发出或吸收的功率。 0.5A 2U +- 2ΩU + - I 2Ω1 2V + - 2I 1 1Ω （a ） （b ） 题1-16图 A I 2
1-20 试求题1-20图所示电路中控制量u 1及电压u 。 ++2V - u 1 - +- u u 1 + - 题1-20图
第二章“电阻电路的等效变换”练习题 2-1电路如题2-1图所示，已知u S=100V，R1=2kΩ，R2=8kΩ。试求以下3种情况下的电压 u 2 和电流 i2、i3：（1）R3=8kΩ；（2）R3=∞（R3处开路）；（3）R3=0（R3处短路）。 u S + - R 2 R 3 R 1 i 2 i 3 u 2 + - 题2-1图
电容工作原理
电容工作原理 电容串联可以隔直通交，并联可以滤波。 电容器就是两片不相连的金属板.电容器在电子线路中的作用一般概括为：通交流、阻直流。电容器通常起滤波、旁路、耦合、去耦、转相等电气作用，是电子线路必不可少的组成部分。滤波电路是把脉冲通到地去了，不是通到输出端。 正因为通交流，才能把交流成分通向地，保留直流成分. 一般情况下，电解电容的作用是过滤掉电流中的低频信号，但即使是低频信号，其频率也分为了好几个数量级。因此为了适合在不同频率下使用，电解电容也分为高频电容和低频电容（这里的高频是相对而言）。 低频滤波电容主要用于市电滤波或变压器整流后的滤波，其工作频率与市电一致为50Hz；而高频滤波电容主要工作在开关电源整流后的滤波，其工作频率为几千Hz到几万Hz。当我们将低频滤波电容用于高频电路时，由于低频滤波电容高频特性不好，它在高频充放电时内阻较大，等效电感较高。因此在使用中会因电解液的频繁极化而产生较大的热量。而较高的温度将使电容内部的电解液气化，电容内压力升高，最终导致电容的鼓包和爆裂。 其实主要是充放电的工作原理。其实电容就相当于 一个水库，让过来的有波动的水变的很平稳 电解电容的作用有滤波，一般用在整流桥的后面。 你可以看一下电容是并连还是串连在回路里，并联的话是率除高频，串联的话是率除低频。还有降压电容。还有隔直的作用，一般做保护用！ 电容串联和并联在电路中各有什么作用？ 电容的作用是储存、释放电荷，可起到隔直通交、滤波、振荡作用 电容在电路中：如串联使用一般作为交流信号隔离，如音频功放、视频放大器等 如并联使用一般作为滤波，如电源、信号处理电路中噪声去除等 如与电感或其他芯片并联可组成振荡回路，如无线信号发射、接收、调制、解调等 电容并联可增大电容量，串联减小。比如手头没有大电容，只有小的，就可以并起来用，反之，没有小的就可以用大的串起来用。 在集成电路、超大规模集成电路已经大行其道的今天，电容器作为一种分立式无源元件仍然大量使用于各种功能的电路中，其在电路中所起的重要作用可见一斑。 作贮能元件也是电容器的一个重要应用领域，同电池等储能元件相比，电容器可以瞬时充放电，并且充放电电流基本上不受限制，可以为熔焊机、闪光灯等设备提供大功率的瞬时脉冲电流。 电容器还常常被用以改善电路的品质因子，如节能灯用电容器。 隔直流：作用是阻止直流通过而让交流通过。 旁路（去耦）：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。 耦合：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路 滤波：将整流以后的锯齿波变为平滑的脉动波，接近于直流。 温度补偿：针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响，而进行补偿，改善电路的稳定性。计时：电容器与电阻器配合使用，确定电路的时间常数。 调谐：对与频率相关的电路进行系统调谐，比如手机、收音机、电视机。 整流：在预定的时间开或者关半闭导体开关元件。
51单片机做电容测量仪解析
第十三届“长通杯”大学生电子设计竞赛 电容测量仪（A题） 2016年5月14日
摘要 电容测量仪装置是一种精度高、测试范围宽、操作简便、功能完善的电容测量仪。随着科技的不断发展，电容在电路中有着越来越多的应用，其容量大小直接决定着电路的稳定性和准确性。因此，电容值的的测量在日常使用中不可避免。 为了深入了解和学习52单片机的功能，本设计采用STC89C52和555振荡器为主要元件对电容进行测量。先将555设计为多谐振荡器产生输入脉冲信号，然后利用单片机对脉冲进行中断计数，再使用公式计算出电容值。在多谐振荡器终端加一个HD74LS08（二输入与门）稳定输出波形，从而使测量中更精确。多谐振荡器会因为连接电阻值的不同而产生的方波的频率不同，从而可以变换档位测量容量差距较大的电容。如果在工程问题中想寻找出符合要求的电容，便可通过矩阵键盘输入相应的电容值的范围，以方便筛选。当电容测定完以后，其数值通过LCD1602显示出来，以便阅读。 关键词：STC89C52单片机；电容测量；555定时器；LCD1602；
目录 1系统方案...................................................................................................... 错误！未定义书签。 1.1 电容测量仪的论证与选择.............................................................. 错误！未定义书签。 1.2 控制系统的论证与选择.................................................................. 错误！未定义书签。2系统理论分析与计算.................................................................................. 错误！未定义书签。 2.1 设计方案的分析............................................................................ 错误！未定义书签。 2.1.1利用电容器放电测电容实验原理................................ 错误！未定义书签。 2.1.2利用放电时间比率来测电容......................................... 错误！未定义书签。 2.1.3利用单片机测脉冲来测时间常数RC再计算电容.错误！未定义书签。 2.2 电容的计算...................................................................................... 错误！未定义书签。 2.2.1 计算振荡周期....................................................................... 错误！未定义书签。 2.2.2 计算频率............................................................................... 错误！未定义书签。 2.2.3 计算Cx ................................................................................. 错误！未定义书签。3电路与程序设计.......................................................................................... 错误！未定义书签。 3.1电路的设计....................................................................................... 错误！未定义书签。 3.1.1系统总体框图........................................................................ 错误！未定义书签。 3.1.2系统框图................................................................................ 错误！未定义书签。 3.1.3总程序框图............................................................................ 错误！未定义书签。 3.1.4电源........................................................................................ 错误！未定义书签。 3.2程序的设计....................................................................................... 错误！未定义书签。 3.2.1程序功能描述与设计思路.................................................... 错误！未定义书签。 3.2.2程序流程图............................................................................ 错误！未定义书签。4测试方案与测试结果.................................................................................. 错误！未定义书签。 4.1测试方案........................................................................................... 错误！未定义书签。 4.2 测试条件与仪器.............................................................................. 错误！未定义书签。 4.3 测试结果及分析.............................................................................. 错误！未定义书签。 4.3.1测试结果(数据) ..................................................................... 错误！未定义书签。 4.3.2测试分析与结论.................................................................... 错误！未定义书签。附录1：电路原理图...................................................................................... 错误！未定义书签。
电路原理练习题二及答案
精选考试题类文档，希望能帮助到您! 一、选择题 1、设电路元件的电压和电流分别为u 和i ，则( ). （A ）i 的参考方向应与u 的参考方向一致 （B ）u 和i 的参考方向可独立地任意指定 （C ）乘积“u i ”一定是指元件吸收的功率 （D ）乘积“u i ”一定是指元件发出的功率 2、如图1.1所示，在指定的电压u 和电流i 的正方向下，电感电压u 和电流i 的约束方程为( ). （A ）dt di 002 .0- （B ）dt di 002.0 （C ）dt di 02.0- （D ）dt di 02.0 图1.1 题2图 3、电路分析中所讨论的电路一般均指( ). （A ）由理想电路元件构成的抽象电路 （B ）由实际电路元件构成的抽象电路 （C ）由理想电路元件构成的实际电路 （D ）由实际电路元件构成的实际电路 4、图1.2所示电路中100V 电压源提供的功率为100W ，则电压U 为( ). （A ）40V （B ）60V （C ）20V （D ）-60V
图1.2 题4 图 图1.3 题5图 5、图1.3所示电路中I 的表达式正确的是（ ）. （A ）R U I I S - = （B ）R U I I S += （C ）R U I -= （D ）R U I I S --= 6、下面说法正确的是（ ）. （A ）叠加原理只适用于线性电路 （B ）叠加原理只适用于非线性电路 （C ）叠加原理适用于线性和非线性电路 （D ）欧姆定律适用于非线性电路 7、图1.4所示电路中电流比B A I I 为（ ）. （A ） B A R R （B ）A B R R （ C ）B A R R - （ D ）A B R R - 图1.4 题7图 8、与理想电流源串联的支路中电阻R （ ）. （A ）对该支路电流有影响 （B ）对该支路电压没有影响 （C ）对该支路电流没有影响 （D ）对该支路电流及电压均有影响 9、图1.5所示电路中N 为有源线性电阻网络，其ab 端口开路电压为30V ，当把安培表接在ab 端口时，测得电流为3A ，则若把10Ω的电阻接在ab 端口时，ab 端电压为：（ ）. （A ）–15V （B ）30V （C ）–30V （D ）15V N I a b 图1.5 题9图 10、一阶电路的全响应等于( ). （A ）稳态分量加零输入响应 （B ）稳态分量加瞬态分量 （C ）稳态分量加零状态响应 （D ）瞬态分量加零输入响应 11、动态电路换路时，如果在换路前后电容电流和电感电压为有限值的条件下，换路前后瞬间有：（ ）. （A ）()()+-=00C C i i （B ）()()+-=00L L u u
电容的作用
电容的作用 作为无源元件之一的电容，其作用不外乎以下几种： 1、应用于电源电路，实现旁路、去藕、滤波和储能的作用，下面分类详述之：1）旁路 旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件，它能使稳压器的输出均匀化，降低负载需求。就像小型可充电电池一样，旁路电容能够被充电，并向器件进行放电。为尽量减少阻抗，旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。这能够很好地防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。地弹是地连接处在通过大电流毛刺时的电压降。 2）去藕 去藕，又称解藕。从电路来说，总是可以区分为驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大，驱动电路要把电容充电、放电，才能完成信号的跳变，在上升沿比较陡峭的时候，电流比较大，这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流，由于电路中的电感，电阻（特别是芯片管脚上的电感，会产生反弹），这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声，会影响前级的正常工作。这就是耦合。 去藕电容就是起到一个电池的作用，满足驱动电路电流的变化，避免相互间的耦合干扰。 将旁路电容和去藕电容结合起来将更容易理解。旁路电容实际也是去藕合的，只是旁路电容一般是指高频旁路，也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。高频旁路电容一般比较小，根据谐振频率一般是0.1u，0.01u等，而去耦合电容一般比较大，是10uF或者更大，依据电路中分布参数，以及驱动电流的变化大小来确定。 旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象，而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象，防止干扰信号返回电源。这应该是他们的本质区别。 3）滤波 从理论上（即假设电容为纯电容）说，电容越大，阻抗越小，通过的频率也越高。但实际上超过1uF的电容大多为电解电容，有很大的电感成份，所以频率高后反而阻抗会增大。有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电
电容电感测试原理以及操作方法
工作原理 图1 工作原理图 在被测电容支路有对被测电容的电压、电流取样的取样电路，取样电路的输出端分别接放大电路，从电压放大电路输出的电压信号和从电流放大电路输出的电流信号通过鉴相器输出相位差信号，与电压信号和电流信号通过A/D转换器后，输入CPU计算而得到被测电容值。因为采用了移动的电流取样单元，而使得无需拆除连接线就可以直接测量电容值。 加之测量过程档位是自动进行选择，避免了手动操作引起的误差，因此具有稳定性好、重复性好，准确可靠的特点。 仪器面板 图2 仪器面板图 1：液晶屏幕 2：打印机：打印测量数据和波形
3：电流测试钳插座 4: 输出电压接线柱 5：接地端 6：电压输出开关 7：测量转换开关（电容测量/电感测量） 8：电源开关 9：电源（AC 220V）插座 10：屏幕亮度 11：按键功能区 【→】和【←】键可用于平移光标, 还可用于改变数值大小。 【↓】和【↑】键可用于改变光标的上下位置, 有时可用于增减数字。 【退出】键表示否定光标的提示,【确认】键表示肯定光标的提示。 【打印】键按此键后可得屏幕所显示的测量数据打印出来。 【复位】键按此键后直接跳回主菜单。 接线方法 A、并联电容器测量 进行测试前，应按使用要求正确连接电源线及信号电缆。 图3 接线方式示意图
图4 仪器现场测量实例 1、将测试电压电缆一端接到仪器测试电压输出端子④、⑦上； 2、将测试电流信号电缆插在仪器测试信号输入插头③上； 3、接好测试仪器220V电源线； 4、将测试电压电缆分别夹在被试电容器组两极的连接母线上，钳形电流取样表卡在所需测量的单台电容器的套管处； 5、闭合仪器电源开关⑧； 6、将面班上的“功能开关”置于“电容测量”，最后将“电压输出开关”置于“通”的位置即进行电容测量，液晶屏幕上显示的数据即是测量结果 7、将钳形电流表取下，卡于另一台需测量的电容器上，直至该相测量完毕。 8、测试结束后，切断电源，并将面板上所有开关恢复到测试前的状态，拆除所有接线。 B、电抗器电感测量 1、接线方法同测量电容时一样，只是被测试品为电感； 2、开机按【确认】后屏幕显示主菜单画面，将光标移至【设置】处，进入第3屏设置参数，将【等效阻抗】设为【串联电感】模式。按【确认】键并存入设置值，回到主菜单。 3、将光标移至【测量】处，按确认进入测量状态。 4、将【电压输出开关】置于【通】的位置即进行电感测量。 C、电感测量注意事项 1、被测电感的Q值越高，测量准确度越高。 2、因仪器测试电压较高，测量小电感量电感时（10mH以下），测试时间不宜过长，在测试结果稳定后尽快关断电压输出开关，以免大电流损坏仪器电源和
《电路原理》作业
第一讲作业 （电路和电路模型，电流和电压的参考方向，电功率和能量） 1. 如图1所示：U ＝ V ，U 1＝ V 。 2. 图1—4所示的电路中，已知电压 1245U U U V ===，求 3 U 和 CA U 3. 图示一个3A 的理想电流源与不同的外电路相接，求3A 电流源三种情况 第二讲作业 （电路元件，电阻元件，电压源和电流源 ） I 。 2. 求图示各电路的电压U 。
3. 图示各电路，求： (1) 图(a)中电流源S I 产生功率S P 。 (2) 图(b)中电流源S U 产生功率S P 第三讲作业 （受控电源，电路基本定律（VAR 、 K CL 、K VL ）） 1. 图示某电路的部分电路，各已知的电流及元件值已标出在图中，求I 、s U 、R 。 2. 图示电路中的电流I = ( )。 3. 图示含受控源电路，求： (1) 图(a)中电压u 。 (2) 图(b)中2Ω电阻上消耗的功率R P 。
第四讲作业 （电路的等效变换，电阻的串联和并联，电阻的Y形联结和△形连结的等效变换） 1.图示电路中的acb支路用图支路替代，而不会影响电路其他部分 的电流和电压。 2.电路如图，电阻单位为Ω，则R ab=_________。
3. 求图示各电路中的电流I 。 第五讲作业 （电压源和电流源的串联和并联，实际电源的两种模型及其等效变换，输入电阻） 1. 求图示电路中的电流I 和电压U ab 。 2. 用等效变换求图示电路中的电流I 。 .
3. 求图示各电路ab 端的等效电阻ab R 。 第三章作业 3-1、某电路有n 结点，b 支路，其树枝数为 ，连枝数为 ，基本回路数为 ；独立的KCL 方程有 个，独立的KVL 方程有 个，独立的KCL 和KVL 方程数为 。 3-2、电路的图如图，以2、3、4为树枝，请写出其基本回路组。 3-3、电路如图，用支路电流法列方程。 3-4、电路见图，用网孔分析法求I 。
电容器在电路中的作用(很全)
电容器的基本特性是“通交流、隔直流”。所以在电路中可用作耦合、滤波、旁路、去耦…… 。电容器的容抗是随频率增高而下降；电感的感抗是随频率增高而增大。所以在电容、电感的串联或并联电路中，总会有一个频率下容抗与感抗的数值相等，这时就产生谐振现象。所以电容与电感可以用来制作滤波器(低通、高通、带通)、陷波器、均衡器等。用在振荡电路中，制作LC、RC振荡电路。滤波电容并接在整流后的电源上，用于补平脉冲直流的波形。 耦合电容连接在交流放大电路级与级之间作信号通路，因为放大电路的输入端和输出端都有直流工作点，采用电容耦合可隔断直流通过工作点，耦合电容其实就是起隔直作用，所以也叫隔直电容； 旁路电容作用与滤波电容相似，但旁路电容不是接在电源上，而是接在电子电路的某一工作点，用于滤去谐振或干扰产生的杂波； 滤波电容、感性负载供电线路上的补偿电容、LC谐振电路上的电容都是起储能作用。 如何选择电路中的电容 通常音频电路中包括滤波、耦合、旁路、分频等电容，如何在电路中更有效地选择使用各种不同类型的电容器对音响音质的改善具有较大的影响。1.滤波电容整流后由于滤波用的电容器容量较大，故必须使用电解电容。滤波电容用于功率放大器时，其值应为10000μF以上，用于前置放大器时，容量为1000μF左右即可。当电源滤波电路直接供给放大器工作时，其容量越大音质越好。但大容量的电容将使阻抗从10KHz附近开始上升。这时应采取几个稍小电通常音频电路中包括滤波、耦合、旁路、分频等电容，如何在电路中更有效地选择使用 各种不同类型的电容器对音响音质的改善具有较大的影响。 1.滤波电容 整流后由于滤波用的电容器容量较大，故必须使用电解电容。滤波电容用于功率放大器 时，其值应为10000μF 以上，用于前置放大器时，容量为1000μF 左右即可。 当电源滤波电路直接供给放大器工作时，其容量越大音质越好。但大容量的电容将使阻 抗从10KHz 附近开始上升。这时应采取几个稍小电容并联成大电容同时也应并联几个薄 膜电容，在大电容旁以抑制高频阻抗的上升，如下图所示。 图 1 滤波电路的并联 2.耦合电容 耦合电容的容量一般在0.1μF~ 1μF 之间，以使用云母、丙烯、陶瓷等损耗较小的 电容音质效果较好。 3.前置放大器、分频器等 前置放大器、音频控制器、分频器上使用的电容，其容量在100pF~0.1μF 之间，而扬 声器分频LC 网络一般采用1μF~ 数10μF 之间容量较大的电容，目前高档分频器中采 用CBB电容居多。 小容量时宜采用云母，苯乙烯电容。而LC 网络使用的电容，容量较大，应使用金属化 塑料薄膜或无极性电解电容器，其中无机性电解电容如采用非蚀刻式，则更能获取极佳 音质。 电容的基础知识 —————————————— 一、电容的分类和作用 电容(Ele ct ric ca pa ci ty)，由两个金属极，中间夹有绝缘材料（介质）构成。由于绝缘材料的不同，所构成的电容器的种类也有所不同： 按结构可分为：固定电容，可变电容，微调电容。 按介质材料可分为：气体介质电容，液体介质电容，无机固体介质电容，有机固体介质电容电解电容。 按极性分为：有极性电容和无极性电容。我们最常见到的就是电解电容。 电容在电路中具有隔断直流电，通过交流电的作用，因此常用于级间耦合、滤波、去耦、旁路及信号调谐 二、电容的符号
电容电感测试原理以及操作方法
精心整理 工作原理 图1工作原理图 在被测电容支路有对被测电容的电压、电流取样的取样电路，取样电路的输出端分别接放大电路，从电压放大电路输出的电压信号和从电流放大电路输出的电流信号通过鉴相器输出相位差信号，与电压信号和电流信号通过A/D转换器后，输入CPU计算而得到被测电容值。因为采用了移动的电流取样单元，而使得无需拆除连接线就可以直接测量电容值。 加之测量过程档位是自动进行选择，避免了手动操作引起的误差，因此具有稳定性好、重复性好，准确可靠的特点。 仪器面板 图2仪器面板图 1：液晶屏幕 2：打印机：打印测量数据和波形 3：电流测试钳插座 4:输出电压接线柱 5：接地端 6：电压输出开关 7：测量转换开关（电容测量/电感测量） 8：电源开关 9：电源（AC220V）插座 10：屏幕亮度 11：按键功能区 【→】和【←】键可用于平移光标,还可用于改变数值大小。 【↓】和【↑】键可用于改变光标的上下位置,有时可用于增减数字。 【退出】键表示否定光标的提示,【确认】键表示肯定光标的提示。 【打印】键按此键后可得屏幕所显示的测量数据打印出来。 【复位】键按此键后直接跳回主菜单。 接线方法
A、并联电容器测量 进行测试前，应按使用要求正确连接电源线及信号电缆。 图3接线方式示意图 图4仪器现场测量实例 1、将测试电压电缆一端接到仪器测试电压输出端子④、⑦上； 2、将测试电流信号电缆插在仪器测试信号输入插头③上； 3、接好测试仪器220V电源线； 4、将测试电压电缆分别夹在被试电容器组两极的连接母线上，钳形电流取样表卡在所需测量的单台电容器的套管处； 5、闭合仪器电源开关⑧； 6、将面班上的“功能开关”置于“电容测量”，最后将“电压输出开关”置于“通”的位置即进行电容测量，液晶屏幕上显示的数据即是测量结果 7、将钳形电流表取下，卡于另一台需测量的电容器上，直至该相测量完毕。 8、测试结束后，切断电源，并将面板上所有开关恢复到测试前的状态，拆除所有接线。 B、电抗器电感测量 1、接线方法同测量电容时一样，只是被测试品为电感； 2、开机按【确认】后屏幕显示主菜单画面，将光标移至【设置】处，进入第3屏设置参数，将【等效阻抗】设为【串联电感】模式。按【确认】键并存入设置值，回到主菜单。 3、将光标移至【测量】处，按确认进入测量状态。 4、将【电压输出开关】置于【通】的位置即进行电感测量。 C、电感测量注意事项 1、被测电感的Q值越高，测量准确度越高。 2、因仪器测试电压较高，测量小电感量电感时（10mH以下），测试时间不宜过长，在测试结果稳定后尽快关断电压输出开关，以免大电流损坏仪器电源和被测试品电感。 操作步骤 开机后屏幕显示主菜单画面（第1屏开机显示）。 第1屏主菜单 2）设置 如欲设置参数，将光标移至设置处，进入第2屏设置参数。 第2屏设置参数第3屏存入设置值 在第2屏画面中，有以下内容可以调整
2020上“电路原理”作业(四大题共16小题)
一、简答题（8 小题） 1、在进行电路分析时，为何要指定电压或电流的参考方向何谓关联参考方向何谓非关联参考方向在图1-1中，电压和电流的参考方向为关联参考方向还是非关联参考方向在这种参考方向体系下，ui 乘积表示吸收还是发出功率如果u >0、i <0，则元件实际发出还是吸收功率 i u -+ 元件 图1-1 、 2、分别说明图1-2、1-3所示的电路模型是理想电压源还是理想电流源分别简述理想电压源和理想电流源的特点，并分别写出理想电压源和理想电流源的VCR （即u 和i 的约束方程）。 i u -+ 10V - + i u - + 10mA 图1-2 图1-3 3、何谓RLC 并联电路的谐振在发生谐振时，其阻抗、电流、无功功率各有何特点并写出其品质因数Q 的表达式。 》 答:1、端口上的电压与输入电流同相时的工作状态称为谐振，由于发生在并联电路中， 所以称为并联电路的谐振。 2、并联谐振电路总阻抗最大，因而电路总电流变得最小，但对每一支路而言，其电流都可能比总电流大得多，因此电流谐振又称电流谐振。并联谐振不会产生危及设备安全的谐振过电压，但每一支路会产生过电流。
3、并联电阻除以谐振时的感抗(或容抗)等于品质因数Q。 4、何谓RLC串联电路的谐振在发生谐振时，其阻抗、电压、无功功率各有何特点并写出其品质因数Q的表达式。 答:1、由于串联电路中的感抗和容抗有相互抵消作用，这时端口上的电压与电流相同，工程上将电路的这种工作状态称为谐振，由于是在RLC串联电路中发生的，故称为串联谐振。 2、串联谐振：电路呈纯电阻性，端电压和总电流相同，此时阻抗最小，电流电大，在电感和电容上可能产生比电源电压大很多倍的高电压，国此串联谐振也称不电压谐振。 3、谐振时的感抗(或容抗)除以串联电阻等于品质因数Q。 ） 5、什么是三相对称负载图1-4中三相电源 a U 、 b U 、 c U 对称， L C X X R= =，则是否构 成三相对称电路为什么并说明其线电流 a I 、 b I 、 c I 是否对称。 I b I a I c U b U c + + + － － － a b c L C a R 图1-4 6、什么是三相对称负载图1-5中三相电源 a U 、 b U 、 c U 对称，则是否构成三相对称电路为 什么并说明其线电流 a I 、 b I 、 c I 是否对称。 [ b I a I c I b U c U + + + － － － a b c Z Z a U Z 图1-5
电容补偿柜的作用与工作原理
电容补尝柜的作用和工作原理 一. 电容补偿柜之作用: 用于补偿发电机无功电流、减轻发电机工作负荷，增加发电机可使用容量，可减少工厂一定的用电量、节省工业电力，提高发供电设备的供电质量和供电能力。 二. 电容柜工作原理 用电设备除电阻性负载外，大部分用电设备均属感性用电负载（如日光灯、变压器、马达等用电设备）这些感应负载，使供电电源电压相位发生改变（即电流滞后于电压），因此电压波动大，无功功率增大，浪费大量电能。当功率因数过低时，以致供电电源输出电流过大而出现超负载现象。电容补偿柜内的电脑电容控制系统可解决以上弊端，它可根据用电负荷的变化，而自动设置。电容组数的投入，进行电流补偿，从而减低大量无功电流，使线路电能损耗降到最低程度，提供一个高素质的电力源。 三. 电容补偿技术: 在工业生产中广泛使用的交流异步电动机，电焊机、电磁铁工频加热器导用点设备都是感性负载。这些感性负载在进行能量转换过程中，使加在其上的电压超前电流一个角度。这个角度的余弦，叫做功率因数，这个电流（既有电阻又有电感的线圈中流过的电流）可分解为与电压相同相位的有功分量和落后于电压90 度的无功分量。这个无功分量叫做电感无功电流。与电感无功电流相应的功率叫做电感无功功率。当功率因数很低时，也就是无功功率很大时会有以下危害：
?增长线路电流使线路损耗增大，浪费电能。 ?因线路电流增大，可使电压降低影响设备使用。 ?对变压器而言，无功功率越大，则供电局所收的每度电电费越贵，当功率因数低于0.7 时，供电局可拒绝供电。 ?对发电机而言，以310KW 发电机为例。 310KW 发电机的额定功率为280KW ，额定电流为530A ，当负载功率因数0.6 时 功率= 380 x 530 x 1.732 x 0.6 = 210KW 从上可看出，在负载为530A 时，机组的柴油机部分很轻松，而电球以不堪重负，如负荷再增加则需再开一台发电机。加接入电容补偿柜，让功率因数达到0.96 ，同样210KW 的负荷。 电流=210000/ （380x1.732x0.96 ）=332A 补偿后电流降低了近200A ，柴油机和电球部分都相当轻松，再增加部分负荷也能承受，不需再加开一台发电机，可节约大量柴油。也让其他机组充分休息。从以上可看出，电容补偿的经济效益可观，是低压配电系统中不可缺少的重要成员。 原理：把具有容性负荷的装置与感性负荷并联接在同一电路,当容性负荷释放能量时,感性负荷吸收能量;而感性负荷释放能量时,容 性负荷却在吸收能量,能量在两种负荷之间互相交换.这样,感性负荷 所吸收的无功功率可由容性负荷输出的无功功率中得到补偿,这就是他的补偿原理
电路原理课程题库(有详细答案)
《电路原理》课程题库 一、填空题 1、RLC串联电路发生谐振时，电路中的（电流）将达到其最大值。 2、正弦量的三要素分别是振幅、角频率和（初相位） 3、角频率ω与频率ｆ的关系式是ω=（2πｆ）。 4、电感元件是一种储能元件，可将输入的电能转化为（磁场）能量储存起来。 5、RLC串联谐振电路中，已知总电压U=10V，电流I=5A，容抗X C =3Ω，则感抗X L =（3Ω），电阻R=（2Ω）。 6、在线性电路中，元件的（功率）不能用迭加原理计算。 7、表示正弦量的复数称（相量）。 8、电路中a、b两点的电位分别为V a=-2V、V b=5V，则a、b两点间的电压U ab=（-7V），其电压方向为（a指向b）。 ) 9、对只有两个节点的电路求解，用（节点电压法）最为简便。 10、RLC串联电路发生谐振的条件是：（感抗=容抗）。 11、（受控源）是用来反映电路中某处的电压或电流能控制另一处电压或电流的现象。 12、某段磁路的（磁场强度）和磁路长度的乘积称为该段磁路的磁压。 13、正弦交流电的表示方法通常有解析法、曲线法、矢量法和（符号）法四种。 14、一段导线电阻为R，如果将它从中间对折，并为一段新的导线，则新电阻值为（R/4）Ω。
15、由运算放大器组成的积分器电路，在性能上象是（低通滤波器）。 16、集成运算放大器属于（模拟)集成电路，其实质是一个高增益的多级直流放大器。 17、为了提高电源的利用率，感性负载电路中应并联适当的（无功)补偿设备，以提高功率因数。 18、RLC串联电路发生谐振时，若电容两端电压为100V，电阻两端电压为10V，则电感两端电压为（100V)，品质因数Q为（10)。 ' 19、部分电路欧姆定律的表达式是（I=U/R)。 20、高压系统发生短路后，可以认为短路电流的相位比电压（滞 后)90°。 21、电路通常有(通路)、(断路)和(短路)三种状态。 22、运算放大器的(输入失调)电压和(输入失调)电流随(温度)改变而发生的漂移叫温度漂移。 23、对称三相交流电路的总功率等于单相功率的(3)倍。 24、当电源内阻为R0时，负载R1获得最大输出功率的条件是(R1=R0)。 25、场效应管是电压控制器件，其输入阻抗(很高)。 26、在电感电阻串联的交流电路中电压(超前)电流一个角。 27、正弦交流电的“三要素”分别为最大值、频率和(初相位)。 28、有三个电容器的电容量分别是C1、C2和C3，已知C1> C2> C3，将它们并联在适当的电源上，则它们所带电荷量的大小关系是(Q1>Q2>Q)。 ;
电容的作用
电容的作用 1.电容器主要用于交流电路及脉冲电路中，在直流电路中电容器一般起隔断直流的作用。 2.电容既不产生也不消耗能量，是储能元件。 3.电容器在电力系统中是提高功率因数的重要器件；在电子电路中是获得振荡、滤波、相移、旁路、耦合等作用的主要元件。 4.因为在工业上使用的负载主要是电动机感性负载,所以要并电容这容性负载才能使电网平衡. 5.在接地线上,为什么有的也要通过电容后再接地咧? 答：在直流电路中是抗干扰，把干扰脉冲通过电容接地（在这次要作用是隔直——电路中的电位关系）；交流电路中也有这样通过电容接地的，一般容量较小，也是抗干扰和电位隔离作用. 6.电容补尝功率因数是怎么回事? 答：因为在电容上建立电压首先需要有个充电过程，随着充电过程，电容上的电压逐步提高，这样就会先有电流，后建立电压的过程，通常我们叫电流超前电压90度（电容电流回路中无电阻和电感元件时，叫纯电容电路）。电动机、变压器等有线圈的电感电路，因通过电感的电流不能突变的原因，它与电容正好相反，需要先在线圈两端建立电压，后才有电流（电感电流回路中无电阻和电容时，叫纯电感电路），纯电感电路的电流滞后电压90度。由于功率是电压乘以电流，当电压与电流不同时产生时（如：当电容器上的电压最大时，电已充满，电流为0；电感上先有电压时，电感电流也为0），这样，得到的乘积（功率）也为0！这就是无功。那么，电容的电压与电流之间的关系正好与电感的电压与电流的关系相反，就用电容来补偿电感产生的无功，这就是无功补偿的原理。 汹涌的河水流入到湖泊中,再让它流出来,那就显得平静而柔和了.电容就应该是充当了湖泊的作用吧.让电流更纯净没有杂波. 所谓电容，就是容纳和释放电荷的电子元器件。电容的基本工作原理就是充电放电， 当然还有整流、振荡以及其它的作用。另外电容的结构非常简单，主要由两块正负电极和 夹在中间的绝缘介质组成，所以电容类型主要是由电极和绝缘介质决定的。在计算机系统 的主板、插卡、电源的电路中，应用了电解电容、纸介电容和瓷介电容等几类电容，并以 电解电容为主。 纸介电容是由两层正负锡箔电极和一层夹在锡箔中间的绝缘蜡纸组成，并拆叠成扁体 长方形。额定电压一般在63V～250V之间，容量较小，基本上是pF(皮法)数量级。现代纸介电容由于采用了硬塑外壳和树脂密封包装，不易老化，又因为它们基本工作在低压区，且耐压值相对较高，所以损坏的可能性较小。万一遭到电损坏，一般症状为电容外表发热。 瓷介电容是在一块瓷片的两边涂上金属电极而成，普遍为扁圆形。其电容量较小，都 在pμF(皮微法)数量级。又因为绝缘介质是较厚瓷片，所以额定电压一般在1～3kV左右， 很难会被电损坏，一般只会出现机械破损。在计算机系统中应用极少，每个电路板中分别 只有2～4枚左右。 电解电容的结构与纸介电容相似，不同的是作为电极的两种金属箔不同(所以在电解 电容上有正负极之分，且一般只标明负极)，两电极金属箔与纸介质卷成圆柱形后，装在 盛有电解液的圆形铝桶中封闭起来。因此，如若电容器漏电，就容易引起电解液发热，从 而出现外壳鼓起或爆裂现象。电解电容都是圆柱形(图1)，体积大而容量大，在电容器上 所标明的参数一般有电容量(单位:微法)、额定电压(单位:伏特)，以及最高工作温度(单