關(guān)于去耦電容和旁路電容

旁路電容不是理論概念，而是一個經(jīng)常使用的實用方法，在50 -- 60年代，這個詞也就有它特有的含義，現(xiàn)在已不多用。電子管或者晶體管是需要偏置的，就是決定工作點的直流供電條件。例如電子管的柵極相對于陰極往往要求加有負壓，為了在一個直流電源下工作，就在陰極對地串接一個電阻，利用板流形成陰極的對地正電位，而柵極直流接地，這種偏置技術(shù)叫做“自偏”，但是對(交流)信號而言，這同時又是一個負反饋，為了消除這個影響，就在這個電阻上并聯(lián)一個足夠大的點容，這就叫旁路電容。后來也有的資料把它引申使用于類似情況。

去耦電容在集成電路電源和地之間的有兩個作用：一方面是本集成電路的蓄能電容，另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲。數(shù)字電路中典型的去耦電容值是 0.1μF。這個電容的分布電感的典型值是5μH。0.1μF的去耦電容有5μH的分布電感，它的并行共振頻率大約在7MHz左右，也就是說，對于 10MHz以下的噪聲有較好的去耦效果，對40MHz以上的噪聲幾乎不起作用。1μF、10μF的電容，并行共振頻率在20MHz以上，去除高頻噪聲的效果要好一些。每10片左右集成電路要加一片充放電電容，或1個蓄能電容，可選10μF左右。最好不用電解電容，電解電容是兩層薄膜卷起來的，這種卷起來的結(jié)構(gòu)在高頻時表現(xiàn)為電感。要使用鉭電容或聚碳酸酯電容。去耦電容的選用并不嚴格，可按C=1/F，即10MHz取0.1μF，100MHz取 0.01μF。

一般來說，容量為uf級的電容，象電解電容或鉭電容，他的電感較大，諧振頻率較小，對低頻信號通過較好，而對高頻信號，表現(xiàn)出較強的電感性，阻抗較大，同時，大電容還可以起到局部電荷池的作用，可以減少局部的干擾通過電源耦合出去;容量為0.001~0.1uf的電容，一般為陶瓷電容或云母電容，電感小，諧振頻率高，對高頻信號的阻抗較小，可以為高頻干擾信號提供一條旁路，減少外界對該局部的耦合干擾

旁路是把前級或電源攜帶的高頻雜波或信號濾除;去藕是為保正輸出端的穩(wěn)定輸出(主要是針對器件的工作)而設(shè)的“小水塘”，在其他大電流工作時保證電源的波動范圍不會影響該電路的工作;補充一點就是所謂的藕合：是在前后級間傳遞信號而不互相影響各級靜態(tài)工作點的元件

有源器件在開關(guān)時產(chǎn)生的高頻開關(guān)噪聲將沿著電源線傳播。去耦電容的主要功能就是提供一個局部的直流電源給有源器件，以減少開關(guān)噪聲在板上的傳播和將噪聲引導到地。

摘引自倫德全《電路板級的電磁兼容設(shè)計》一文，該論文對噪聲耦和路徑、去耦電容和旁路電容的使用都講得不錯。請參閱。

從電路來說，總是存在驅(qū)動的源和被驅(qū)動的負載。如果負載電容比較大，驅(qū)動電路要把電容充電、放電，才能完成信號的跳變，在上升沿比較陡峭的時候，電流比較大，這樣驅(qū)動的電流就會吸收很大的電源電流，由于電路中的電感，電阻(特別是芯片管腳上的電感，會產(chǎn)生反彈)，這種電流相對于正常情況來說實際上就是一種噪聲，會影響前級的正常工作。這就是耦合。

去耦電容就是起到一個電池的作用，滿足驅(qū)動電路電流的變化，避免相互間的耦合干擾。

旁路電容實際也是去耦合的，只是旁路電容一般是指高頻旁路，也就是給高頻的開關(guān)噪聲提高一條低阻抗泄防途徑。高頻旁路電容一般比較小，根據(jù)諧振頻率一般是 0.1u，0.01u等，而去耦合電容一般比較大，是10u或者更大，依據(jù)電路中分布參數(shù)，以及驅(qū)動電流的變化大小來確定。

1，耦合，有聯(lián)系的意思。

2，耦合元件，尤其是指使輸入輸出產(chǎn)生聯(lián)系的元件。

3，去耦合元件，指消除信號聯(lián)系的元件。

4，去耦合電容簡稱去耦電容。

5，例如，晶體管放大器發(fā)射極有一個自給偏壓電阻，它同時又使信號產(chǎn)生壓降反饋到輸入端形成了輸入輸出信號耦合，這個電阻就是產(chǎn)生了耦合的元件，如果在這個電阻兩端并聯(lián)一個電容，由于適當容量的電容器對交流信號較小的阻抗(這需要計算)這樣就減小了電阻產(chǎn)生的耦合效應，故稱此電容為去耦電容。

去耦和旁路都可以看作濾波。正如ppxp所說，去耦電容相當于電池，避免由于電流的突變而使電壓下降，相當于濾紋波。具體容值可以根據(jù)電流的大小、期望的紋波大小、作用時間的大小來計算。去耦電容一般都很大，對更高頻率的噪聲，基本無效。旁路電容就是針對高頻來的，也就是利用了電容的頻率阻抗特性。電容一般都可以看成一個RLC串聯(lián)模型。在某個頻率，會發(fā)生諧振，此時電容的阻抗就等于其ESR。如果看電容的頻率阻抗曲線圖，就會發(fā)現(xiàn)一般都是一個V形的曲線。具體曲線與電容的介質(zhì)有關(guān)，所以選擇旁路電容還要考慮電容的介質(zhì)，一個比較保險的方法就是多并幾個電容。

我們在畫電路的交流等效圖時，認為電源的正負極是連在一起的。但是實際上中間還隔了一個電源內(nèi)阻。在這里并上一個合適的電容。就可以看成是真正的消除了電源內(nèi)阻的影響，以至于前后級電路不會通過電源干擾。

去耦電容是電路中防止前后級電路的干擾信號通過電源相互串擾，相當于濾波作用。

在電子電路中，去耦電容和旁路電容都是起到抗干擾的作用，電容所處的位置不同，稱呼就不一樣了。

對于同一個電路來說，旁路(bypass)電容是把輸入信號中的高頻噪聲作為濾除對象，把前級攜帶的高頻雜波濾除，而去耦(decoupling，也稱退耦)電容是把輸出信號的干擾作為濾除對象。

在供電電源和地之間也經(jīng)常連接去耦電容，它有三個方面的作用：一是作為本集成電路的蓄能電容;二是濾除該器件產(chǎn)生的高頻噪聲，切斷其通過供電回路進行傳播的通路;三是防止電源攜帶的噪聲對電路構(gòu)成干擾。

去耦電容由C1、C2、C3并聯(lián)分別承擔低頻、高頻交流成分濾波的任務。電解電容C1一般容量較大，在低頻時能提供好的通路，而在高頻時由于其寄生電感的存在阻抗將變大無法提供濾波通路，這里取10uF;陶瓷電容C2由于其容量一般較小，所以在低頻時阻抗較大無法提供濾波通路，而在高頻時阻抗變小則會有很好的濾波特性，這里取0.1uF;這樣可以看出C1、C2的濾波特性是互補的，需要同時利用才能得到較寬頻的有效濾波范圍。當然，如果需要更寬的濾波頻段還可用更多不同類型的電容并聯(lián)得到，如這里的C3，取0.01uF。 電源線要盡可能寬，使阻抗降低，減小尖峰效應。去耦一定要好，數(shù)模電源

一定要分開，分別把高質(zhì)量的陶瓷去耦電容盡可能近的接到各自引腳。這里再介紹一下電源去耦電路參數(shù)的選擇：

C1的選擇：c1=K*I*tr/U,這里

假設(shè)電源提供電流為I，則

K通常取10，是經(jīng)驗比例。

參數(shù)含義見圖11。(抱歉，圖沾不上)

一般應用時取電容標稱值在計算值 附近就可以了。

C2的選擇：

C2為高頻陶瓷電容，一般在0.1uF以下取值。

旁路是把輸入信號中的干擾作為濾除對象，而去耦是把輸出信號的干擾作為濾除對象，防止干擾信號返回電源。這應該是他們的本質(zhì)區(qū)別，不知道前面諸位仁兄為何不提這個。

所謂“去耦”的得名，前面已經(jīng)說的非常清楚;

所謂“旁路”，就是給高頻噪聲一條低阻的釋放途徑。有點馬其諾防線的意思。

編輯：admin  最后修改時間：2018-01-05