RC 时间常数:充放电速度

RC 电路是最常用的滤波和延时电路。时间常数 τ = R × C:

  • 充电到 63.2% 需要 1τ
  • 充电到 95% 需要约 3τ
  • 充电到 99% 需要约 5τ

例:1kΩ 电阻 + 100μF 电容,τ = 1000 × 0.0001 = 0.1 秒。也就是说,通电后约 0.3 秒充到 95%。

这个原理用在:按键消抖(RC 滤波)、电源缓启动、单稳态触发器。

容抗:电容对交流电的阻抗

电容对直流电是「开路」(隔直),对交流电是「有阻抗的」(通交)。容抗公式:

Xc = 1 / (2πfC)

其中:Xc = 容抗(Ω),f = 频率(Hz),C = 电容(F)

频率越高,容抗越小(高频越容易通过)。这就是为什么电容用来滤高频噪声——对高频噪声容抗小,噪声被短路到地。

去耦电容(Decoupling Capacitor)怎么选

每个数字芯片(MCU、CPU、逻辑芯片)的电源脚旁边都要放一个 0.1μF(104)的陶瓷电容,用来:

  • 滤除芯片开关产生的高频噪声
  • 在芯片瞬间大电流时提供本地电荷(防止电源电压跌落)

经验值:

位置电容值作用
芯片电源脚旁0.1μF(104)陶瓷滤高频(> 1MHz)
电源入口10μF 钽/电解滤中频(10k-1MHz)
板级电源100μF 电解滤低频(< 10kHz)

在线计算器使用

  1. 打开 电容计算器
  2. 选择计算类型:RC 时间常数 / 容抗 / 去耦电容选型。
  3. 输入已知参数(R 和 C 算 τ,f 和 C 算 Xc)。
  4. 查看结果,工具会推荐标准电容值。

FAQ

电解电容有极性,接反了会怎样?

铝电解电容接反会发热、漏液、甚至爆掉(顶部有防爆纹,会鼓起来)。钽电容接反更容易烧。陶瓷电容(0.1μF 那种小贴片)没有极性,随便接。

电容值标着「104」「475」是什么意思?

三位数标法:前两位是有效数字,第三位是 10 的次方,单位是 pF。
104 = 10 × 10⁴ pF = 100000 pF = 0.1μF
475 = 47 × 10⁵ pF = 4700000 pF = 4.7μF