电容、电阻、电感作用及滤波电路的简单分析

（一）电容：

1.一般是过滤作用，比如比如电解电容可以过滤低频，陶瓷电容可过滤高频。,原理就是电容的通交隔直特性，电容对交流信号通路，信号频率越高，阻抗越小，电容容量越大，阻抗越小，而对直流信号断路。比如直流电源正负极接一个电容，对交流信号来说相当于短路，于是波动信号就会通过这个电容而消耗掉，于是电压就更稳定，同理，如果在数字地接一电容，那么波动信号就会通过它与地短接，流入地端，而不流入下一级电路。

2.由于正常情况下，并联补偿电容是带电的，并用来补偿线路中的无功功率，提高功率因数，减少电的浪费。当设备或者线路需要维修时，虽然电线或者设备已经断电了，但是这时候的补偿电容由于是两端还有一定的电压，如果这时候人一旦碰到电容或者和电容相连的线路时，人就会有触电危险。但是如果我们在断电后，利用接地线把存储在补偿电容两端的电经过地线直接引入大地，这样使得电容不带电，从而保证维修人员的安全。

3.电容会充电放电的，接地也可以是放电过程，使电容器保持在一端了零电位。从而使电容容量达到最优。

4.耦合电容，又称电场耦合或静电耦合。耦合电容器是使得强电和弱电两个系统通过电容器耦合并隔离，提供高频信号通路，阻止工频电流进入弱电系统，保证人身安全。

电容耦合的作用是将交流信号从前一级传到下一级。耦合的方法还有直接耦合和变压器耦合的方法。直接耦合效率最高，信号又不失真，但是，前后两级工作点的调整比较复杂，相互牵连。为了使后一级的工作点不受前一级的影响，就需要在直流方面把前一级和后一级分开，同时，又能使交流信号从前一级顺利的传递到后一级，同时能完成这一任务的方法就是采用电容传输或者变压器传输来实现。他们都能传递交流信号和隔断直流，使前后级的工作点互不牵连。但不同的是，用电容传输时，信号的相位要延迟一些，用变压器传输时，信号的高频成分要损失一些。一般情况下，小信号传输时，常用电容作为耦合元件，大信号或者强信号传输时，常用变压器作为耦合元件。

5.电容能抑制器件两端电压变化率，起缓冲作用。同理电感抑制器件两端电流变化率，如整流电路中电感使导通角增大，续流二极管使输出电压平均值增大。

（二）电阻：

上拉电阻、下拉电阻的作用

所谓上，就是指高电平；所谓下，是指低电平。上拉，就是通过一个电阻将信号接电源，一般用于时钟信号数据信号等。下拉，就是通过一个电阻将信号接地，一般用于保护信号。这是根据电路需要设计的，主要目的是为了防止干扰，增加电路的稳定性。一般就是刚上电的时候，端口电压不稳定，为了让他稳定为高或低，就会用到上拉或下拉电阻。有些芯片内部集成了上拉电阻，所以外部就不用上拉电阻了。但是有一些开漏的，外部必须加上拉电阻。假如没有上拉，时钟和数据信号容易出错，毕竟，CPU的功率有限，带很多BUS线的时候，提供高电平信号有些吃力。而一旦这些信号被负载或者干扰拉下到某个电压下，CPU无法正确地接收信息和发出指令，只能不断地复位重启。

假如没有下拉，保护电路极易受到外界干扰，使CPU误以为被保护对象出问题而采取保护动作，导致误保护。

1.TTL驱动CMOS时,如果TTL输出最低高电平低于CMOS最低高电平时,提高输出高电平

2 .OC门必须加上拉,提高电平值

3加大输出的驱动能力(单片机较常用)

4 CMOS芯片中(特别是门的芯片),为防静电干扰,不用的引脚也不悬空,一般上拉,降低阻抗,提供泄荷通路

5 提高输出电平,提高芯片输入信号的噪声容限,增强抗干扰

6 提高总线抗电磁能力,空脚易受电磁干扰

7 长线传输中加上拉,是阻抗匹配抑制反射干扰

原则:

1 从节约功耗和芯片的电流、能力应是电阻尽量大,R大,I小

2 从确保驱动能力,应当电阻足够小,R小,I大

3.对高速电路,加上拉可能边沿平缓(上升时间延长)

1．驱动能力与功耗的平衡。以上拉电阻为例，一般地说，上拉电阻越小，驱动能力越强，但功耗越大，设计时应注意两者之间的均衡。

（三）滤波电路

常用于滤去整流输出电压中的纹波(傅里叶级数中叠加在直流分量上的谐波分量)，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容，电感组成而成的各种复式滤波电路，电容输入式（电容C接在最前面）多用于小功率电源中；电感输入式（电感接在最前面）多用于大功率电源。

滤波电路的原理实际是L、c元件基本特性的组合利用。因为电容器的容抗会随信号频率升高而变小,而电感器的感抗会随信号频率升高而增大。

以图9—3(a)所示的滤波电路来说,当有信号从左至右传输时,L对低频信号阻碍小,对高频信号阻碍大;C则对低频信号衰减小,对高频信号衰减大。因此该滤波电路容易通过低频信号,称为低通滤波电路。其特点可用图中的幅一频(UF特性f}}I线表示。

对于图9—3(b)所示的滤波电路来说,容易通过高频信号,所以称为高通滤波电路。

对于图9—3(c)所示的滤波电路,它利用C l和L1串联对谐振信号阻抗小、C2和L2并联对谐振信号阻抗大的特性,能让谐振信号f容易通过，而阻碍其他频率信号通过，所以称为带通滤波电路。该电路的这种特点可用图中的幅一频(U-F特性曲线概括。

对于图9—3(d)所示的滤波电路,它利用Cl和Ll并联对谐振信号阻抗大、C,和L,,串联对谐振信号阻抗小的特点,容易让谐振频率以外的信号通过,而抑制谐振信号厂F通过,所以称为带阻滤波电路。

（四）傅里叶级数

1.如果一个给定的非正弦周期函数f(x)满足狄利克雷条件（有限个极值点；间断点有限，且是第一类；一个周期内绝对可积），它能展开为一个收敛的级数。

2.f（x）以2L为周期或自定义在[-L,L]上，在[-L,L]可积。