掌握电容分压器：设计、理论与实战应用

电容分压器日益普及，广泛用于 Colpitts 振荡器等电气项目。使用前必须清晰理解其工作原理。

本文定义电容分压器与分压规则，解析各类电路图等。

什么是电容分压器？

分压器

来源：Wikipedia

电容分压器电路将电位差分为两路，同时保持电压比恒定。通常由两个串联电容组成。核心目的是按欧姆定律 (V=IR) 向电路不同部分分配电压。例：12V 电源串联四个 1µF 电容，每个电容分得 6V（半数）。

什么是分压规则？

分压器

来源：Wikimedia Commons

串联电路元件时输入电压按比例分配；并联时电流分配。故串联用分压规则（又称电位分压规则），并联用分流规则。分压规则在电路分析中至关重要，帮助计算各元件电压。按元件类型分为电感分压、电容分压、电阻分压三类。

电阻电路分压规则

以两串联电阻接电压源为例。串联电流相同，电压按电阻比例分配。电路图：

电阻

电阻电路

R1、R2 串联接电压源 VS，提供 1A 总电流。串联回路电流恒定 1A。求和电压公式：
VS = VR1 + VR2 … (1)
VR1、VR2 分别为 R1、R2 两端电压。
欧姆定律：VR1 = I×R1、VR2 = I×R2 … (2)
由 (1)(2)：VS = I(R1+R2)
代入 I=1A：VR1 = R1、VR2 = R2。
电阻分压规则与分流规则相反。

电感电路分压规则

三个以上电感串联时电流恒定，电压分配到各电感。用电感分压规则计算单个电感电压。

电感

电感电路

L1、L2 串联，VL1、VL2 分别为两端电压，VS 为供电电压。电感电压方程：
VL = (L/Leq) × VS … (3)
Leq 为总电感，串联时 Leq = L1+L2。
代入 (3)：
VL1 = (L1/(L1+L2)) × VS
VL2 = (L2/(L1+L2)) × VS
电感分压规则与电阻相似。

电容电路分压规则

用下电路计算电容分压规则：

电容电路

C1、C2 串联接电压源 VS，电压分为 VC1、VC2。等效电容：
Ceq = (C1×C2)/(C1+C2) … (4)
电源提供总电荷 Q = Ceq × VS … (5)
电容 C1 电压：VC1 = Q1/C1 = (C2/(C1+C2)) × VS … (6)
电容 C2 电压：VC2 = Q2/C2 = (C1/(C1+C2)) × VS … (7)
结论：单个电容电压 = 对侧电容/总电容 × 总电压。