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去耦电容和旁路电容区别与用法(来自百度百科)

已有 1462 次阅读| 2012-9-27 10:38 |个人分类:经验文章

去耦电容

    在电子电路中,去耦电容和旁路电容都是起到抗干扰的作用,电容所处的位置不同,称呼就不一样了。对于同一个电路来说,旁路(bypass)电容是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象,把前级携带的高频杂波滤除,而去耦(decoupling)电容也称退耦电容,是把输出信号的干扰作为滤除对象。去耦电容用在放大电路中不需要交流的地方,用来消除自激,使放大器稳定工作。从电路来说,总是存在驱动的源和被驱动的负载。

    如果负载电容比较大,驱动电路要把电容充电、放电,才能完成信号的跳变,在上升沿比较陡峭的时候,电流比较大,这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流,由于电路中的电感,电阻(特别是芯片管脚上的电感,会产生反弹),这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声,会影响前级的正常工作。这就是耦合。

  去耦电容就是起到一个电池的作用,满足驱动电路电流的变化,避免相互间的耦合干扰。

  去耦和旁路都可以看作滤波。去耦电容相当于电池,避免由于电流的突变而使电压下降,相当于滤纹波。具体容值可以根据电流的大小、期望的纹波大小、作用时间的大小来计算。去耦电容一般都很大,对更高频率的噪声,基本无效。旁路电容就是针对高频来的,也就是利用了电容的频率阻抗特性。电容一般都可以看成一个RLC串联模型。在某个频率,会发生谐振,此时电容的阻抗就等于其ESR。如果看电容的频率阻抗曲线图,就会发现一般都是一个V形的曲线。具体曲线与电容的介质有关,所以选择旁路电容还要考虑电容的介质,一个比较保险的方法就是多并几个电容。

相关作用

(1)去耦电容

  去耦电容主要是去除高频如RF信号的干扰,干扰的进入方式是通过电磁辐射。

  而实际上,芯片附近的电容还有蓄能的作用,这是第二位的。

  你可以把总电源看作密云水库,我们大楼内的家家户户都需要供水,这时候,水不是直接来自于水库,那样距离太远了, 等水过来,我们已经渴的不行了。

  实际水是来自于大楼顶上的水塔水塔其实是一个buffer的作用。

  如果微观来看,高频器件在工作的时候,其电流是不连续的,而且频率很高, 而器件VCC到总电源有一段距离,即便距离不长,在频率很高的情况下, 阻抗Z=i*wL+R,线路的电感影响也会非常大, 会导致器件在需要电流的时候,不能被及时供给。

  而去耦电容可以弥补此不足。

  这也是为什么很多电路板在高频器件VCC管脚处放置小电容的原因之一(在vcc引脚上通常并联一个去藕电容,这样交流分量就从这个电容接地。)

(2)有源器件

  有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。去耦电容的主要功能就是提供一个局部的直流电源给有源器件,以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地

  去耦电容在集成电路电源和地之间的有两个作用:一方面是本集成电路的蓄能电容,另一方面旁路掉该器件的高频噪声。数字电路中典型的去耦电容值是0.1μF。这个电容的分布电感的典型值是5nH0.1μF的去耦电容有5nH的分布电感,它的并行共振频率大约在7MHz左右,计算方法为ω=根号下(1/LC) 也就是说,对于10MHz以下的噪声有较好的去耦效果,对40MHz以上的噪声几乎不起作用。1μF10μF的电容,并行共振频率在2MHz以上,去除高频噪声的效果要好一些。每10片左右集成电路要加一片充放电电容,或1个蓄能电容,可选10μF左右。最好不用电解电容,电解电容是两层薄膜卷起来的,这种卷起来的结构在高频时表现为电感。要使用钽电容或聚碳酸酯电容。去耦电容的选用并不严格,可按C=1/F,即10MHz0.1μF100MHz0.01μF


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