电容滤波，不是什么波都能滤的

本节讨论问题：【为什么电容能滤波】。如图1，我们常常就是这样使用电容给电源电压做滤波的吧。电源电压ui是电源电压，中间有个Δt时间宽度的毛刺，uo是经过电容后的电压输出。

图1我们朴素的电路素养告诉我们，电容有这个化险为夷的能力，把这个毛刺滤波滤掉。滤成图2左侧这个样子不敢说，右侧这个样子是十拿九稳吧。

图2

严谨的电路分析要求我们，把毛刺部分放大看看吧，仔细分析分析电容两端电压到底是怎么变化的（假设毛刺是个高电平脉冲）。

如图3，如果Δt很小或者电容C很大（等价于给电容充电的时间很短或电容充电非常慢），电容还没有完成充电过程，毛刺就消失了，电容赶紧又放电。那么电容两端电压uo冲到的电压高度比毛刺低不少，那么我们就叫“电容实现了滤波”。

图3

如果Δt挺长或者电容C很小（等价于给电容足够的时间充电或电容很容易完成充电），电容完全可以从容地充满电，再放电。如图4，那么uo冲到的电压高度和毛刺完全一样啊。电容这时候就屁用没有，还把毛刺的时间跨度拉长了，更可恨。

图4

这里把黑板敲破了！总结下电容滤波的本质原理！电容其实是个玩“拖字诀”的高手，是个危机公关的高手。ui像是舆论环境，本来风平浪静的，突然某一天！危机出现，比如代孕弃子被发现啦，偷税漏税被发现啦，舆论热度瞬间被拉起来！涉事明星赶紧找危机公关的高手——电容大师请教对策，电容大师在手掌上写上一个“拖”字。对于舆论的快速高涨，电容大师的策略是不着急一步到位地道歉赔偿，而是不痛不痒一点点回应，一边观察局势变化。因为电容大师算到，舆论来得快去得快，说不定过不了一会儿风头就过去了。如果运气好，风头时间短，明星这边还没哭爹喊娘地求饶，事就过去了，那么我们就说“电容滤波”成功了。如果运气不好，风头持续，再用“拖字诀”最终还是要面对媒体面对公众，哭爹喊娘，那就比较惨了，“滤波”失败哈。

哎，本以为电容是个快意恩仇，铲平“毛刺”的大侠。不对，印象中更像是，内功深厚，海纳百川，化“毛刺”于无形的得道高僧。实际上，他也解决不了“毛刺”，他的招就是拖拖拖，等问题自己消失。高，高，有那么点意思哈。

所以，【电容能滤波】这句口诀也挺坑人的啊！不是什么波都能滤的。

再举一个电容滤波的例子吧，图5是书上关于交流电变直流电的电路图。这个电容怎么就能把一个个“半圆”的电压曲线，滤波成为红色的这个接近于直流的电压曲线？不就是利用大电容充电慢，放电慢吗！放电半天电压还没降多少又充电了，反复如此。如果这个电容超级超级大，那输出电压曲线真的能无限接近于一条平行的直线了。如果换一个小电容是什么效果，可以想想。

图5

电路学习中，一些口诀比如“电容能滤波”等，为了简短好记，朗朗上口，就把前因后果都去掉了。考试还常常为了考这些口诀而考，导致我们认为这些口诀就像尚方宝剑一样无往不利。但实际分析电路过程中，使用条件可能并不满足隐含的“前因后果”，搞得我们不知道该怎么用，就产生一种“看书考试拧螺丝，实战分析造火箭”的感觉。懂得原理，获得感性认识后，分析电路才能更从容，更有底气。

审核编辑 黄昊宇