電容的濾波、去耦、旁路作用

1、濾波電容、去耦電容、旁路電容作用濾波電容用在電源整流電路中，用來濾除交流成分。使輸出的直流更平滑。去耦電容用在放大電路中不需要交流的地方，用來消除自激，使放大器穩(wěn)定工作。 旁路電容用在有電阻連接時，接在電阻兩端使交流信號順利通過。關(guān)于去耦電容蓄能作用的理解1）去耦電容主要是去除高頻如RF信號的干擾，干擾的進(jìn)入方式是通過電磁輻 射。而實(shí)際上，芯片附近的電容還有蓄能的作用，這是第二位的。你可以把總電源看作密云水庫，我們大樓內(nèi)的家家戶戶都需要供水，這時候，水不是直接來自于水庫，那樣距離太遠(yuǎn)了，等水過來，我們已經(jīng)渴的不行了。實(shí)際水是來自于大樓頂上的水塔，水塔其實(shí)是一個buffer的作用。如果微觀來看，

2、高頻器件在工作的時候，其電流是不連續(xù)的，而且頻率很高， 而器件VCC到總電源有一段距離，即便距離不長，在頻率很高的情況下， 阻抗Z = i*wL+R，線路的電感影響也會非常大，會導(dǎo)致器件在需要電流的時候，不能被及時供給。而去耦電容可以彌補(bǔ)此不足。這也是為什么很多電路板在高頻器件VCC管腳處放置小電容的原因之一（在vcc引腳上通常并聯(lián)一個去藕電容，這樣交流分量就從這個電容接地。）2）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-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(dǎo)到地旁路電容和去耦電容的區(qū)別去耦：去除在器件切換時從高頻器件進(jìn)入到

3、配電網(wǎng)絡(luò)中的RF能量。去耦電 容還可以為器件 供局部化的DC電壓源，它在減少跨板浪涌電流方面特別有 用。旁路：從元件或電纜中轉(zhuǎn)移出不想要的共模RF能量。這主要是通過產(chǎn)生AC旁 路消除無意的能量進(jìn)入敏感的部分，另外還可以提供基帶濾波功能（帶寬受限）。 我們經(jīng)常可以看到，在電源和地之間連接著去耦電容，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(jìn)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。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

4、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）電容也稱退耦電容，是把輸出信號的干擾作為濾除對象。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。數(shù)字電路中典型的去耦電容值是0.邛F。這個電容的分布電感的典型值是5pHo 0.邛F的去耦電容有5pH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。邛F、10葉的電容，并行共振頻率在20MHz以上，去除高頻

5、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10葉左右。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(yán)格，可按C=T/F，即10MHz取0.1pF , 100MHz取0.01pFo1，一般在低頻耦合或旁路，電氣特性要求較低時，可選用紙介、滌綸電 容器；在高頻高壓電路中，應(yīng)選用云母電容器或瓷介電容器；在電源濾波和退耦 電路中，可選用電解電容器。2,在振蕩電路、延時電路、音調(diào)電路中，電容器容量應(yīng)盡可能與計算值一致。 在各種濾波及網(wǎng)（選頻網(wǎng)絡(luò)），電容器容量要求精確；在退耦電

6、路、低頻耦合電 路中，對同兩級精度的要求不太嚴(yán)格。3，電容器額定電壓應(yīng)高于實(shí)際工作電壓，并要有足夠的余地，一般選用耐壓值 為實(shí)際工作電壓兩倍以上的電容器。4，優(yōu)先選用絕緣電阻高，損耗小的電容器，還要注意使用環(huán)境。在一個大的電容上還并聯(lián)一個小電容的原因發(fā)表于 2006-11-20 12:19:03大電容由于容量大，所以體積一般也比較大，且通常使用多層卷繞的方式制作， 這就導(dǎo)致了大電容的分布電感比較大（也叫等效串聯(lián)電感，英文簡稱ESL ）。大 家知道，電感對高頻信號的阻抗是很大的，所以，大電容的高頻性能不好。而一 些小容量電容則剛剛相反，由于容量小，因此體積可以做得很?。s短了引線， 就減小了 E

7、SL，因?yàn)橐欢螌?dǎo)線也可以看成是一個電感的），而且常使用平板電容 的結(jié)構(gòu)，這樣小容量電容就有很小ESL這樣它就具有了很好的高頻性能，但由于 容量小的緣故，對低頻信號的阻抗大。所以，如果我們?yōu)榱俗尩皖l、高頻信號都 可以很好的通過，就采用一個大電容再并上一個小電容的方式。常使用的小電容 為0.1uF的瓷片電容，當(dāng)頻率更高時，還可并聯(lián)更小的電容，例如幾pF，幾百 pF的。而在數(shù)字電路中，一般要給每個芯片的電源引腳上并聯(lián)一個0.1uF的電 容到地（這個電容叫做退耦電容，當(dāng)然也可以理解為電源濾波電容，越靠近芯片 越好），因?yàn)樵谶@些地方的信號主要是高頻信號，使用較小的電容濾波就可以了退耦電容和旁路電容耦合，

8、有聯(lián)系的意思。耦合元件，尤其是指使輸入輸出產(chǎn)生聯(lián)系的元件。去耦合元件，指消除信號聯(lián)系的元件。去耦合電容簡稱去耦電容。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(dāng)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(yīng)，故稱此電容為去耦電容。旁路電容不是理論概念，而是一個經(jīng)常使用的實(shí)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(diǎn)的直流供電條件。例如電子管的柵極相對于陰極往往

9、要求加有負(fù)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(fù)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(diǎn)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。電容分基本上可為兩大類：耦合電容，儲能電容。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.川F。這個電容的分布電感的典型值是5pHo 0.川F的去耦電容有5pH的分布電感，它的并行共振頻率大約在7MHz左右，

10、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。川F、10F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10pF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(yán)格，可按C=1/F，即10MHz取0.1pF , 100MHz取0.0川F。從去耦（也叫退耦）和旁路的結(jié)果上區(qū)分為去耦：電路系統(tǒng)中變化的電流對系統(tǒng)供電電源里的電源內(nèi)阻起作用，從而導(dǎo)致 電源向電路輸出實(shí)際電壓產(chǎn)生抖動。如

11、果從電源引出一個較小的電阻，該電阻串聯(lián)一個電容到地，該阻容節(jié)點(diǎn) 就可以為需要退耦的電子元器件供電了。雖然該阻容節(jié)點(diǎn)上的電位有所下降，但 在該節(jié)點(diǎn)上的電壓卻會趨于穩(wěn)定。這是RC積分網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用實(shí)例。該電容就 是退耦電容。有時我們從電路上看不到這個從電源引出的小電阻，那是因?yàn)橛须娐钒邈~ 箔在當(dāng)作小電阻使用。因?yàn)槌说浇^對0溫度時，世界上不存在真正0歐姆的電 阻。這就是去耦。由此可見，去耦是為了盡可能的獲得穩(wěn)定的供電電壓的。主 要是針對電源內(nèi)阻而設(shè)置的，如果電源內(nèi)阻為0，并且電路板銅箔電阻為0，那 就真的不需要設(shè)置退耦回路了。旁路：個待處理的信號往往因其他各種因素（典型的如干擾）或多或少會夾 雜有無用的成分，如果我們在該信號上并聯(lián)一個適當(dāng)?shù)碾娙萜鞯降?，那么就能?縮比該有用信號的頻率高的信號，而對該有用信號不壓縮或壓縮的少些。這樣， 有用的信號順利通過，而無用的高頻信號卻被“旁路”到地了。這就是旁路名稱的 由來。那么比該有用信號的頻率低的信號難道就不需要旁路（壓縮）了嗎？是這 樣的?？捎么?lián)電容將有用信號耦合到后級，較低頻率的信號不容易通過該串 聯(lián)電容，到后級時再旁路。較低頻率的信號不容易干擾較高頻率有用的信號（需要電容旁路的無用 信號頻率更高）。我們只是聽說過調(diào)制信號可調(diào)制載波信號，而不是載波信號去 調(diào)制調(diào)制信號。由此可見，旁