電容倍增器

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電容倍增器只使用一個電容和放大器放大了電容的容量。它其實是一個虛擬電容,不過體積可以做的比同樣大小的真電容更小。有了電容倍增器,有很多好處,不僅替代了很多需要使用大電容的場合,而且像只用模擬電路設計超低頻濾波器、長延時電路也成為可能。而用真的電容去做這些是很困難的,往往體積龐大,而且巨大容量的電容難以買到。另外在需要低噪聲直流供電的場合,可以用它當一個巨大的濾波電容,尤其是在帶負載時能很好的抑制紋波噪聲。

基於三極管的電容倍增器

基本的三極管電容倍增器電路

該電路的等效電容相當於C1的電容乘以三極管的電流增益(β),效果相當於電容容量被三極管放大了β倍。 R1 與C1 是能過濾VS紋波的低通濾波器。 R1 不僅為C1提供充電電流,而且為三極管提供基極電流。R2是該電路的等效負載(暫時我們認為這是一個純阻性負載)。假如沒有三極管Q, 那麼R2 就是電容C1最直接的負載,想要抑制紋波,C1必須非常非常大才可以扛得住R2吸走的電流。現在有了這個三極管Q, 那麼負載從C1上吸走的電流就被巧妙地縮小了 β倍,換一句話來講,就是 C1 的電容對於特定負載被放大了 β倍。 注意這不是一個穩壓電路, 因為輸出電壓會由輸入電壓 VS的變化而變化。輸出電壓會比三極管基極電壓低約0.65V,在帶負載時能比VS 低 2到3 V。 如果R1和C1的值足夠大,輸出紋波能夠降低到幾乎可以忽略不計的水平。但是輸出上升沿會變緩,具體表現在從零電壓上升到工作電壓時會變得十分緩慢 (尤其是帶負載時),這是由於R1和C1很大的時間常數引起的。

基於運放的電容倍增器

基本的運放電容倍增器電路

這裡, 電容 C1的容量被增大了R1 / R2倍。 等效電容 C = C1 * R1 / R2.

參考文獻