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2023-06-25
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【摘要】：由于笔记本式计算机的普及和USB接口的应用，与单片机通信时大多采用USB接口进行。容值比较大的电容，主要是起到缓冲和稳定电路的作用。在图3-6中的另一种电容C10，它容值较小，是0.1 F，也就是100 nF，是用来滤除高频信号干扰的，如ESD，EFT等。同学们可以仔细观察自己所用的开发板和电路原理图，在电路中需要较大电流供给的器件附近，都会加一个大电容，如1602液晶、靠近单片机的VCC、1602液晶背光的VCC等，起到稳定电压的作用。
由于笔记本式计算机的普及和USB接口的应用，与单片机通信时大多采用USB接口进行。常见的USB接口电路图如图3-6所示。
图3-6 USB接口和供电电路
如图3-6（a）所示，在保险丝后接了一个470 µF的电容C16；如图3-6（b）所示，经过开关后，接了一个100 µF的电容C19，并且并联了一个0.1 µF的电容C10。其中C16和C19起到的作用是一样的，C10的作用和它们两个不一样，我们先来介绍这两个大一点的电容。
容值比较大的电容，主要是起到缓冲和稳定电路的作用。
（1）缓冲作用。当上电的瞬间，电流不稳定，容易冲击电子器件，加个电容可以起到缓冲作用。
（2）稳定作用。一整套电路，后级电子器件的功率大小不一样，而器件正常工作的时候，所需电流的大小也不是一成不变的。比如后级有个器件还没有工作的时候，电流消耗是100 mA，突然它参与工作了，电流猛地增大到了150 mA，这个时候如果没有这个电容，电路中的电压就会直接突然下降，比如5 V电压突然降低到3 V。而我们系统中有些电子元器件，必须高于一定的电压才能正常工作，电压太低就直接不工作了，这个时候电容就必不可少。电容会在这个时候把存储在里边的电量释放一下，稳定电压，当然，随后前级的电流会及时把电容充满。
有了这个电容，可以说电压和电流就会很稳定，不会产生大的波动。这种电容常用的有铝电解电容（见图3-7）、钽电容（见图3-8）、陶瓷电容（见图3-9）三种。
图3-7 铝电解电容(www.chuimin.cn)
图3-8 钽电容
图3-9 陶瓷电容
这三种电容是最常用的三种，其中第一种个头大，占空间大，单位容量价格最便宜。第二种和第三种个头小，占空间小，性能一般也略好于第一种，但是价格也贵不少。当然，除了价格，还有一些特殊参数，在通信要求高的场合也要考虑很多，多数单片机学习开发板上使用第一种的较多，在同样符合条件的耐压值和容值下，第一种470 µF的电容成本不到0.1元，而第二种和第三种可能要1元。
电容的选取，第一个参数是耐压值的考虑。我们用的是5 V系统，电容的耐压值要高于5 V，一般推荐1.5～2倍即可，有些场合稍微再高点也可以。第二个参数是电容容值，这个就需要根据经验来选取，选取的时候，要看这个电容起作用的整套系统的功率消耗情况，如果系统耗电较大，波动可能比较大，那么容值就要选大一些，反之可以小一些。
刚开始设计电路先要模仿别人，别人用多大自己也用多大，慢慢积累。例如，电流从100 mA突然增大到150 mA的时候，其实即使加上这个电容，电压也会轻微波动，比如从5 V波动到4.9 V，但是只要电路上的器件在电压4.9 V以上也可以正常工作的话，这点波动是被容许的，但是如果不加或者加得很小，电压波动比较大，有些器件的工作就会不正常了。但是如果加的太大，占空间并且价格也高，所以这里电容的选取要多参考经验。
在图3-6中的另一种电容C10，它容值较小，是0.1 µF，也就是100 nF，是用来滤除高频信号干扰的，如ESD，EFT等。电容是可以通交流隔直流，但是其参数对不同频率段的干扰作用是不一样的。这个100 nF的电容，是个经验值，以后在设计数字电路的时候可以借鉴。
同学们可以仔细观察自己所用的开发板和电路原理图，在电路中需要较大电流供给的器件附近，都会加一个大电容，如1602液晶、靠近单片机的VCC、1602液晶背光的VCC等，起到稳定电压的作用。还有在所有的IC器件的VCC和GND之间，都会放一个0.1 µF的高频去耦电容，特别在布板的时候，这个0.1 µF电容要尽可能地靠近IC，尽量很顺利地与这个IC的VCC和GND连到一起，这里先做初步了解，细节以后再讨论。
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