電容電感區別在哪里？特性差異是什么？

　　電容

　　定義：由兩塊金屬電極之間夾一塊絕緣電介質構成。當在兩金屬電極間加上電壓時，電極就會存儲電荷，所以電容器是儲能元件。

　　有哪些作用

　　1.隔直流通交流。

　　2.在充放電過程中，兩極的電荷有個積累的過程，因此，電容器的電壓不能突變。

　　電容

　　電感器

　　是能把電能轉化為磁能存儲的元件。 它只阻礙電流的變化。電感器在沒有電流時，接通電路將阻礙電流流過，有電流時，斷開電路將試圖維持電流不變。

　　作用

　　隔交流通直流。

　　電感

　　誰超前誰滯后

　　這里用通俗點的理解

　　電容是兩個電極板，在兩極加上電源時，正電荷和負電荷堆積在兩個極板上，然后兩個極板才會產生電壓。所以是電流超前電壓。

　　電感是一個線圈，會阻止電流的變化，因此電流滯后電壓，又叫電壓超前電流。

　　可編程的模擬開關電容如何設計？

　　開關電容電路能把模擬和數字功能集成在單芯片上，這就是目前的片上系統。傳統的模擬信號處理電路采用持續時基電路，包括電阻、電容和運算放大器。持續時基模擬電路使用電阻比、電阻強度或電阻值、電容值等設置轉移函數。采用MOS技術的電阻和電容絕對準確性對實施模擬處理功能來說并不夠好。不過，相對而言，用MOS獲得的電容準確性還能夠接受。此外，制造高精度小型電容相對比較簡單，用MOS技術占用的空間相對于電阻而言比較少。因此，我們認為開關電容電路目前將逐漸取代傳統的持續時基電路。

　　工作方式

　　James Clerk Maxwell最早于1873年介紹了用電容仿真電阻的技術，當時他將電流計與電池、安培計和電容串聯，并定期逆變電容，從而檢測出電流計的電阻。類似的方法也曾用于開關電容電路。通過MOS開關控制電荷流進出，開關電容電路可用電容仿真電阻。控制電荷流定義了電流，從而定義了電阻。以下電路顯示了電荷通過電阻和開關電容的流動情況。

　　圖1：電荷通過電阻和開關電容的流動情況。

　　如果我們計算圖1（a）中通過電阻的電流，應采用以下方程式：

　　i= V/R ------（1）

　　在圖1（b）中，？1和？2是非重疊時鐘。？1關閉時，？2打開，電容充電至電壓V。存儲在電容中的電荷可由以下方程式得出：

　　q = CV-----（2）

　　現在，？1打開而？2 關閉，存儲在電容中的電荷移動至接地。就每對精確時序開關閉合而言，都要移動量子電荷。如果開關頻率由fS得出，則通過電路的電流可由以下方程式得出。

　　i = q/t = qfS = fSCV ------（3）

　　我們比較方程式1和3，可得到：

　　R = 1/fSC --- --（4）

　　需要注意的重要一點是，等效電阻同電容值和開關頻率成反比。這說明只需改變電容值或開關頻率就能改變電阻值。在任何采用數字資源的系統中，我們都能非常方便地修改開關頻率，進而修改電阻。

　　PSoC的開關電容

　　賽普拉斯的可編程片上系統（PSoC）器件使用開關電容電路來實現可編程模擬功能。在PSoC中，模擬開關電容塊圍繞軌到軌輸入輸出、低偏置和低噪聲運算放大器而構建。大多數模擬電路在輸入和反饋路徑中都包括一些電容和電阻。如果上述組件的值及其連接到運算放大器的方式可以編程，那么我們就能讓其根據我們的需要發揮作用，也就是說可以讓其發揮反相放大器、非反相放大器、過濾器、積分器等不同作用。以下是PSoC中可用的一般性開關電容電路的方框圖：

　　該模塊包含二進制加權開關電容陣列，使用戶能實現電容加權的可編程性。在圖2中，控制字段BSW可讓BCap作為開關電容或電容。可編程的 BCap開關電容連接到運算放大器的總和節點。AnalogBus（模擬總線）開關將運算放大器的輸出與模擬緩沖相連接。CompBus（比較器總線）開關將比較器與數字塊相連接。輸入多路復用器能從外部輸入、某些其他模擬塊輸出和內部參考等輸入源中進行選擇。控制配置的控制寄存器也有不同選擇。由于寄存器位控制所有事項，因此我們即便在運行時也能改變功能。這樣，同樣的塊就能根據用戶的應用需要而發揮不同的作用。

　　反相放大器實施方案示例

　　以下是用普通開關電容電路實施反相放大器的示例，如圖3所示：

　　圖3： 用普通開關電容電路實施反相放大器的示例。

　　本放大器包括運算放大器、輸入電容（CA）、反饋電容（CF）和五個開關。

　　本電路工作分為兩個不同的階段——采集階段和電荷轉移。

　　在采集階段，電路如下所示：

　　圖3（a）：采集階段的電路圖。

　　在本階段，電容的所有電荷接地，唯一的例外在于，CF上由于輸入偏置電壓緣故有些電荷。CA的輸入側設為接地，CF的輸出側也設為接地。不過由于電荷方向在采集中不同，因此在電荷轉移階段消除了偏置效應。由于采集階段自動進行上述檢測，因此又稱作“自動歸零”調整。

　　在電荷轉移階段，電路如下所示：

　　圖3（b）：電荷轉移階段的電路圖。

　　輸入電容中存儲的電流量CA計算如下：

　　q = VinCin -----（5）

　　電荷只能通過CF移出，因為運算放大器的輸入阻抗很高。因此，如果通過CF 傳輸的電荷量為q，那么輸出電壓為：

　　Vout = -q/CF ------（6）

　　以上方程式中的“-”取決于從接地（虛擬接地）到運算放大器輸出電荷的方向。

　　用方程式5和6，我們得到增益如下：

　　Vout/Vin = -CA/CF ----- （7） 標準反相放大器方程式

　　不同電路都能用同樣的普通開關電容塊創建，滿足過濾器、比較器、調制器和積分器等不同設計模塊的要求。

　　可編程模擬解決方案示例

　　我們接下來考慮以下開關電容積分器：

　　圖4：開關電容積分器。

　　以下方程式定義了本積分器的輸出電壓：

　　Vout = Vout z-1 + VinCA/CF -----（8）

　　根據方程式8，轉移函數為：

　　Gain = Vout/Vin = CA/CF（1-z-1） = 1/s（fsCA/CF） -----（9）

　　根據方程式9，我們可以發現，增益取決于電容值和開關頻率。上述任何一項變化都會改變積分器的增益。

　　下面，假設我們一開始設計積分器增益為2，隨著需求的變化，希望增益為3，那么我們只需將開關頻率調節為原先的1.5倍即可。

　　濾波器也可被看作另一個例子。如果用開關電容電路設計濾波器，我們只需同樣改變開關頻率就能調節其截止頻率。

　　本文小結

　　我們可以非常容易地看出上述設計方法的優勢所在。可編程解決方案能加快產品投放市場的速度。集成式運算放大器配合可編程電容開關使我們在不大幅 改動原理圖或板布局的情況下就能改變設計功能，而固定功能塊實施方案則無法實現這一點。從以上示例中，我們可以看出大多數模擬電路的基本構建塊由運算放大 器以及一些開關電容組成，我們可通過系統中的其他數字電路控制這些開關，只需改變開關頻率就能調節電阻值，從而體現出片上模擬解決方案的可編程屬性。高度 集成加上可編程性所帶來的出色靈活性有助于節約BOM，減少板上空間占用，而且在任何設計階段無需太多努力就能修改設計方案。