電容器是電抗元件，因此適合用于模擬電子濾波器。其原因是電容器的阻抗是頻率的函數(shù)，如關(guān)于阻抗和電抗的文章中所述。這意味著電容器對(duì)信號(hào)的影響與頻率有關(guān)，這一特性在濾波器設(shè)計(jì)中被廣泛使用。

模擬電子濾波器用于執(zhí)行預(yù)定義的信號(hào)處理功能。此類功能的一個(gè)例子是低通濾波器 (LPF)，它允許低頻通過(guò)，但阻止高頻。另一個(gè)例子是高通濾波器 (HPF)，它允許高頻通過(guò)，但阻止低頻。這些是一些基本的濾波器類型，可以組合起來(lái)創(chuàng)建其他更復(fù)雜的濾波器，例如帶通濾波器或陷波濾波器。

電子濾波器有多種實(shí)現(xiàn)方式。它們可以僅使用模擬元件制成，例如電容器、電感器、電阻器、晶體管和運(yùn)算放大器。它們也可以使用數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn) - 數(shù)字信號(hào)處理電路由專用計(jì)算機(jī)或微控制器和適合應(yīng)用的軟件組成。模擬濾波器進(jìn)一步分為無(wú)源濾波器和有源濾波器。有源濾波器使用放大電路和晶體管和運(yùn)算放大器等元件，而無(wú)源濾波器僅使用電阻器、電感器和電容器。無(wú)源濾波器的優(yōu)點(diǎn)是除了處理信號(hào)本身之外不需要電源，而有源濾波器的優(yōu)點(diǎn)是尺寸小且成本低。

線路濾波器

電子濾波器的一個(gè)特殊子集是線路濾波器。它們用于抑制來(lái)自電源線的電氣噪聲。電源線噪聲源有很多，它們會(huì)使電源電壓以各種頻率波動(dòng)。一些噪聲源，如空調(diào)、冰箱、加熱器和其他大負(fù)載，在打開(kāi)和關(guān)閉時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓尖峰。有刷直流電機(jī)只要通電就會(huì)產(chǎn)生電氣噪聲。其他噪聲源，如手機(jī)、通信天線和調(diào)光器，可能會(huì)產(chǎn)生高頻或射頻噪聲。

線路濾波電容器是簡(jiǎn)單的電容濾波器，用于減少此類噪聲源對(duì)設(shè)備的影響，從而提高設(shè)備的性能。例如，電視機(jī)使用這種濾波器來(lái)減少圖像閃爍。一些具有強(qiáng)噪聲源的設(shè)備使用線路濾波器，以防止它們干擾其他設(shè)備。線路濾波器中有兩種常見(jiàn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：X 和 Y 電容器。由于發(fā)生故障時(shí)存在火災(zāi)和受傷的風(fēng)險(xiǎn)，X 和 Y 型電容器受額外的安全法規(guī)約束。

X電容

X 電容連接在輸入線上。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖所示：

x 電容電路

X 電容器的作用是衰減來(lái)自電源線的部分電噪聲。電容器的作用是使高頻短路，同時(shí)通過(guò)較低頻率。X 電容器的電容通常在1?F 到 10?F 之間，由聚丙烯制成，用于高頻應(yīng)用，因?yàn)榫埘ル娙萜骺赡軙?huì)過(guò)熱。如果線路電壓為直流，則可以使用極化電容器（例如電解電容器）。如果 X 電容器發(fā)生故障，可能會(huì)造成安全隱患。電容器可能在兩種故障模式之一中發(fā)生故障：開(kāi)路或短路。

如果 X 電容器在短路模式下發(fā)生故障，則存在火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，除非斷路器做出反應(yīng)，燒斷適當(dāng)選擇的保險(xiǎn)絲。如果故障模式為開(kāi)路，則電路的行為就像電容器根本不存在一樣，這會(huì)使設(shè)備暴露在噪音中。通常在這種情況下不會(huì)造成損壞，但由于濾波器處于不工作狀態(tài)，因此可能會(huì)造成性能損失。

Y電容

Y 型電容連接在線路和電器底盤(pán)之間。此拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖所示：

y 電容電路

Y 電容的作用與 X 電容相同。當(dāng)電器具有接地底盤(pán)時(shí)，使用此拓?fù)?。底盤(pán)本身可以充當(dāng)電磁屏蔽（法拉第籠），保護(hù)電器免受外部射頻干擾。如果電容器發(fā)生故障，這種拓?fù)鋵?duì)用戶來(lái)說(shuō)可能更危險(xiǎn)。

如果一個(gè)或兩個(gè) Y 電容在開(kāi)路模式下發(fā)生故障，除了失去有效濾波外，不會(huì)發(fā)生任何事情。這可能會(huì)導(dǎo)致性能下降，尤其是對(duì)于更敏感的設(shè)備，但不會(huì)引起安全隱患。

如果其中一個(gè) Y 電容器在短路模式下發(fā)生故障，則會(huì)導(dǎo)致設(shè)備底盤(pán)直接連接到線路電壓。如果用戶觸摸底盤(pán)，則有觸電風(fēng)險(xiǎn)。在極少數(shù)情況下，兩個(gè) Y 電容器同時(shí)發(fā)生故障，則存在火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)樗鼈儠?huì)使線路電壓短路。為防止這些危險(xiǎn)，必須通過(guò)三腳電源插頭將底盤(pán)良好接地。電源線插頭上的第三個(gè)插腳連接到家庭電氣裝置的接地線。此外，必須安裝正確的保險(xiǎn)絲以防止火災(zāi)危險(xiǎn)。

Y 電容器的電容值范圍很廣，介于 0.001?F 和 1?F 之間。對(duì)于 Y 電容器應(yīng)用，金屬化紙和薄膜電容器比陶瓷電容器更受歡迎，因?yàn)樗鼈兎€(wěn)定、電容值更高且具有自愈特性，而且金屬化電容器的故障模式傾向于開(kāi)路，而陶瓷電容器的故障模式傾向于短路，這對(duì)用戶來(lái)說(shuō)可能更危險(xiǎn)。

應(yīng)用

線路濾波電容器用于許多電器和工業(yè)負(fù)載，以保護(hù)設(shè)備免受線路電壓噪聲的影響，以及保護(hù)同一線路上的其他設(shè)備免受電路內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲的影響。例如空調(diào)、冰箱、加熱器和工業(yè)機(jī)器等大型負(fù)載以及計(jì)算機(jī)、收音機(jī)、電視機(jī)、通信設(shè)備和音頻放大器等敏感設(shè)備。

廣義上的濾波電容器用于信號(hào)處理中使用的各種濾波器。音頻均衡器就是一個(gè)典型應(yīng)用，它使用多個(gè)頻帶，以便對(duì)低音、中音和高頻音調(diào)進(jìn)行不同程度的放大。