旁路電容與去耦電容到底是什么？

1. 旁路和去耦

先談兩個比較重要的概念：旁路電容(Bypass Capacitor)，去耦電容(Decoupling Capacitor)。

只要是設計過硬件電路的同學肯定對這兩個詞不陌生，但真正理解這兩個概念的可能并不多。我剛畢業(yè)時就問過我的師傅，為什么總是在電路里擺兩個 0.1uF 和 0.01uF 的電容。當時我的師傅比我年齡大很多。他很遺憾的看著我說："噢，不都是這樣設計嗎？" 于是，我被這個小問題，繼續(xù)折磨了很多年。你要知道當年互聯(lián)網(wǎng)還不普及，某歌某度還不知道在哪兒呢。

直到我的年齡比我?guī)煾诞斈甏?，我對這兩個詞兒的理解才慢慢深入了一些?？墒俏野l(fā)現(xiàn)現(xiàn)在的年輕人跟我們當年困惑一樣多。網(wǎng)上一搜資料一大堆，可是你會發(fā)現(xiàn)錯誤的和正確的一樣多。甚至有的專門往岔路上帶的。前幾年的莆田系不就是這么干的么？(是不是有點兒地域歧視？Fogive me then!)

理解英文翻譯過來的詞匯一定要回到英文，只盯著 "旁路"，"去耦"這兩個詞瞎琢磨可能會走火入魔。

Bypass

pass 是通過的意思，by pass 從靠近的地方，從旁邊通過。大路不走走小路，主路不走走輔路。

Decoupling

Couple 一對，一雙。動詞引申為配對，連接的意思。如果系統(tǒng)A中出現(xiàn)的事物(信號)引起了系統(tǒng)B中一事物(信號)的出現(xiàn)，或者反過來，那么我們就說系統(tǒng)A與系統(tǒng)B出現(xiàn)了耦合(Coupling)。

De coupling 即減弱這種耦合。

2. 電源旁路和去耦電路例子

下面我們看一個例子，直流電源 (Power) 給芯片 (IC) 供電。

a. 如果電源受到了干擾 (可能通過220V市電進入電源系統(tǒng)，一般為頻率比較高的信號)，那么干擾信號會通過Power 和IC之間的電源線傳導到IC，如果干擾過強可能導致IC芯片不能正常工作?，F(xiàn)在我們在靠近電源輸出的位置加入一個電容C1，因為電容對直流呈開路，對交流呈低阻，頻率較高的干擾信號通過C1回流到地。本來會從IC走的干擾信號此時繞過IC直接到地了，所以我們稱C1為旁路電容 (Bypass Capacitor)，即把IC旁路掉了。

b. 現(xiàn)在的集成電路工作頻率一般比較高。當IC瞬間啟動，或切換工作頻率時，會在供電導線上造成較大的電流波動。這種波動沿著導線反向傳導到電源后，會造成電源的波動。即IC 的波動耦合到了電源。當在貼近IC的電源端口VCC放置一個電容C2后，我們知道電容有儲能的作用，可以給IC提供瞬時電流，減弱了IC 電流波動向電源的傳導。所以我們稱C2為去耦電容。

當然我們會發(fā)現(xiàn)旁路電容C1同時也有去耦的作用，去耦電容 C2同時也有旁路的作用。所以什么事情都不能絕對化。

3. 理論和實踐的距離

回到我們開始那個令人困惑的問題。我們知道電容阻抗計算公式：

阻抗 Z=1/jωC

容抗 Xc=1/ωC=1/2πfC

容抗與頻率和電容值成反比，電容越大，頻率越高則容抗越小。那么0.1uF的電容容抗比0.01uF的小10倍。對某一頻率的干擾信號來說，如果能被容抗大的0.01uF的旁路掉，那么應該更容易通過容抗更小的0.1uF的電容旁路。那多加一個0.01uF的電容不是有點兒浪費嗎？

我發(fā)現(xiàn)不少同學都產(chǎn)生過類似這種困惑，特別是從學校畢業(yè)不久的時候。這可以引出一個比較大的問題：我們學校里的課程和實際脫節(jié)比較嚴重?？荚嚨臅r候可以演算出登陸火星的路徑，現(xiàn)實里往往被一個小問題絆倒。當年有個工作都快退休了的老同志，也深受其害，和人爭論地線上到底有沒有電流！他的理論依據(jù)就是地線上電壓為零，I=V/R=0/R=0。我們學校里就一直是這么教的，好吧。

馬克思主義再正確，也要和社會實踐相結合不是。我們理解現(xiàn)實的一大武器就是：不要把現(xiàn)實世界中的東西理想化。

現(xiàn)實中的電容由于引線，介質的非理想性，在一個電容器件中存在電感特性，電阻特性。對于一個特定的電容，當頻率低于某個值時元件呈容性，當頻率高于此頻率時原件呈感性。這個頻率為此電容的自諧振頻率。

當我們用一個0.1uF 和一個0.01uF 的電容并聯(lián)時，相當于拓寬了濾波頻率范圍。

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