怎么理解电容的直流偏压特性？
电容是电路中最常用的被动器件之一，他有频率、偏压等特性，很多同学不清楚偏压特性究竟有什么影响？学校课本中也没有重点介绍这个注意事项，很容易采坑，本节以实际电容为例，介绍电容偏压特性的影响。
电容的偏压特性也叫做偏置特性，也有的人把它叫做电容的直流电压特性，它的意思是电容两端如果加入直流电压时，电容值会随着直流电压的上升而降低，下图是电容：grt155c81c105ke13的偏压特性曲线图，电容是1uf、封装为0402电容，左图中可以看到随着直流电压的上升电容的容量是逐渐减小的，当电容两端电压是4v时，1uf电容下降了33.6%，变成了1*(1-0.336)=0.664uf，那么怎么更直观的理解这个参数的影响呢？实际电路设计应用中又如何规避偏压影响呢？
我们以一阶rc低通滤波电路为例，这样介绍会更直观，下图第一行中一阶rc低通滤波器电阻是1kω，电容是1uf，截止频率fc=1/(2πr*c)=160hz，意思是输入一个160hz@1vpp的正弦信号，输出信号会衰减3db，峰峰值变为0.7vpp，频率超过160hz的信号会被衰减，而频率低于160hz的信号会通过，因此叫做低通滤波器。第二行中，还是用的 相同的电容、相同的电路结构 ，只有输入信号有区别，现在输入信号叠加了4v的直流偏置，根据上面的偏压曲线图可以知道，电容的容值降低了33.6%，变成了0.664uf，因此截止频率也变化成了241hz，此时输入241hz@1vpp的正弦信号，理论上输出信号是241hz@0.7vpp。
相比于理论介绍，我知道大家都更喜欢实践，接下来就实际接个电路测试下，测试电路和方法非常简单，电路就是上图中的电路，用的1k的电阻，电容用的是grt155c81c105ke13，容值为1uf，分别做两种试验，两种试验都是在输入端加载1vpp的正弦信号，信号频率从1hz扫描到10khz，采集输出端的波形，画出增益曲线（伯德图），这个过程称为扫频，网络分析仪就是这个原理，这两种试验唯一区别是，试验1的信号是纯交流信号，实验二会叠加一个4v的直流。
下图是试验1的测试结果，根据1k电阻和1uf电容计算截止频率理论上应该是160hz。第一行是输入的160hz@1vpp正弦信号，第二行是输出的信号，可以看到在160hz截止频率下，1vpp衰减为0.7vpp，与前文理论分析是一致的。第三行是增益曲线图，扫描频率从1hz到10khz，-3db频点位置是160hz，与前文理论分析结果是一致的。
下图是试验2的测试结果，与试验1用的是相同的电阻电容，电阻是1k，电容是1uf， 由于叠加了4v直流电压，理论上电容应该下降为0.664uf ，根据1k电阻和0.664uf电容计算截止频率理论上应该是241hz。第一行是输入的260hz@1vpp正弦信号再叠加一个4v的直流信号，第二行是输出的信号，可以看到在260hz截止频率下，1vpp衰减为0.7vpp，与前文理论分析的241hz非常接近。第三行是增益曲线图，扫描频率从1hz到10khz，-3db频点位置是260hz，与前文理论分析结果的241hz相差不大，基本一致。
从上面两个试验可以看出，相同的电阻和电容，如果输入信号叠加了直流电压会影响到实际电容值，在输入信号不同的情况下，截止频率是有差异的，这就是偏置电压带来的影响，因此在电源中普遍用大量大容值电容，并且并联连接。如果放大信号，后级的信号如果有偏置电压，那么也要考虑这个偏置电压的影响，并且选择合适的电容，通常正负双极性的双向电源对此要求不高，而单电源的采集电路，信号一般会在vcc/2基础上波动，这个直流电压一定要在电路设计中就充分考虑。
注意：通常的电路仿真软件是无法仿真出实际电容这个偏置电压的影响的，比如仿真软件中的1uf就是1uf，不会随着直流偏置电压的改变而改变，这一点一定要注意！
就比如下图的电路仿真，依然是1kω和1uf，不管叠加的直流信号是多少，3db截止频率始终是160hz，所以仿真只是功能性仿真，而在实际应用中积累丰富的理论指导原则和实践经验才是关键。
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我们以一阶rc低通滤波电路为例，这样介绍会更直观，下图第一行中一阶rc低通滤波器电阻是1kω，电容是1uf，截止频率fc=1/(2πr*c)=160hz，意思是输入一个160hz@1vpp的正弦信号，输出信号会衰减3db，峰峰值变为0.7vpp，频率超过160hz的信号会被衰减，而频率低于160hz的信号会通过，因此叫做低通滤波器。第二行中，还是用的 相同的电容、相同的电路结构 ，只有输入信号有区别，现在输入信号叠加了4v的直流偏置，根据上面的偏压曲线图可以知道，电容的容值降低了33.6%，变成了0.664uf，因此截止频率也变化成了241hz，此时输入241hz@1vpp的正弦信号，理论上输出信号是241hz@0.7vpp。
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下图是试验1的测试结果，根据1k电阻和1uf电容计算截止频率理论上应该是160hz。第一行是输入的160hz@1vpp正弦信号，第二行是输出的信号，可以看到在160hz截止频率下，1vpp衰减为0.7vpp，与前文理论分析是一致的。第三行是增益曲线图，扫描频率从1hz到10khz，-3db频点位置是160hz，与前文理论分析结果是一致的。
下图是试验2的测试结果，与试验1用的是相同的电阻电容，电阻是1k，电容是1uf， 由于叠加了4v直流电压，理论上电容应该下降为0.664uf ，根据1k电阻和0.664uf电容计算截止频率理论上应该是241hz。第一行是输入的260hz@1vpp正弦信号再叠加一个4v的直流信号，第二行是输出的信号，可以看到在260hz截止频率下，1vpp衰减为0.7vpp，与前文理论分析的241hz非常接近。第三行是增益曲线图，扫描频率从1hz到10khz，-3db频点位置是260hz，与前文理论分析结果的241hz相差不大，基本一致。
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