簡要說明去耦電容與旁路電容的差別

從電路來說，總是存在驅(qū)動(dòng)的源和被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載。如果負(fù)載電容比較大，驅(qū)動(dòng)電路要把電容充電、放電，才能完成信號(hào)的跳變，在上升沿比較陡峭的時(shí)候，電 流比較大，這樣驅(qū)動(dòng)的電流就會(huì)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(huì)產(chǎn)生反彈），這種電流相對(duì)于正常情況來說實(shí)際上就 是一種噪聲，會(huì)影響前級(jí)的正常工作。這就是耦合。

去藕電容就是起到一個(gè)電池的作用，滿足驅(qū)動(dòng)電路電流的變化，避免相互間的耦合干擾。旁路 電容實(shí)際也是去藕合的，只是旁路電容一般是指高頻旁路，也就是給高頻的開關(guān)噪聲提供一條低阻抗泄放途徑。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(dòng)電流的變化大小來確定。

旁路是把輸入信號(hào)中的干擾作為濾除對(duì)象，而去耦是把輸出信號(hào)的干擾作為濾除對(duì)象，防止干擾信號(hào)返回電源。這應(yīng)該是他們的本質(zhì)區(qū)別。

去耦電容在集成電路電源和地之間的有兩個(gè)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(gè)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(duì)于 10MHz 以下的噪聲有較好的去耦效果，對(duì) 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(gè)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(shí)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 0.1μF，100MHz 取 0.01μF。

分布電容是指由非形態(tài)電容形成的一種分布參數(shù)。一般是指在印制板或其他形態(tài)的電路形式，在線與線之間、印制板的上下層之間形成的電容。這種電容的容量很小，但可能對(duì)電路形成一定的影響。

在對(duì)印制板進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)一定要充分考慮這種影響，尤其是在工作頻率很高的時(shí)候。也成為寄生電容，制造時(shí)一定會(huì)產(chǎn)生，只是大小的問題。

布高速 PCB 時(shí)，過孔可以減少板層電容，但會(huì)增加電感。分布電感是指在頻率提高時(shí)，因?qū)w自感而造成的阻抗增加。

電容器選用及使用注意事項(xiàng)：

1. 一般在低頻耦合或旁路，電氣特性要求較低時(shí)，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(shí)電路、音調(diào)電路中，電容器容量應(yīng)盡可能與計(jì)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;在退耦電路、低頻耦合電路中，對(duì)同兩級(jí)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。

我們知道，一般我們所用的電容最重要的一點(diǎn)就是濾波和旁路，我在設(shè)計(jì)中也正是這么使用的。

對(duì)于高頻雜波，一般我的經(jīng)驗(yàn)是不要過大的電容，因?yàn)槲覀€(gè)人認(rèn)為，過大的電容雖然對(duì)于低頻的雜波過濾效果也許比較好，但是對(duì)于高頻的雜波，由于其諧振頻率的下降，使得對(duì)于高頻雜波的過濾效果不很理想。所以電容的選擇不是容量越大越好。

疑問點(diǎn)：

1. 以上都是我的經(jīng)驗(yàn)，沒有理論證實(shí)，希望哪位可以在理論在幫忙解釋一下是否正確。或者推薦一個(gè)網(wǎng)頁或者網(wǎng)站。

2. 是不是超過了諧振頻率，其阻抗將大大增加，所以對(duì)高頻的過濾信號(hào)，其作用就相對(duì)減小了呢？

3. 理想的濾波點(diǎn)是不是在諧振頻率這點(diǎn)上？？？（沒有搞懂中）

4. 以前只知道電容的旁路作用是隔直通交，現(xiàn)在具體于PCB 設(shè)計(jì)中，電容的這一旁路作用具體體現(xiàn)在哪里？

在 用電容抑制電磁騷擾時(shí)，最容易忽視的問題就是電容引線對(duì)濾波效果的影響。電容器的容抗與頻率成反比，正是利用這一特性，將電容并聯(lián)在信號(hào)線與地線之間起到 對(duì)高頻噪聲的旁路作用。然而，在實(shí)際工程中，很多人發(fā)現(xiàn)這種方法并不能起到預(yù)期濾除噪聲的效果，面對(duì)頑固的電磁噪聲束手無策。出現(xiàn)這種情況的一個(gè)原因是忽 略了電容引線對(duì)旁路效果的影響。

實(shí)際電容器的電路模型是由等效電感（ESL）、電容和等效電阻（ESR）構(gòu)成的串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。理想電容的阻抗 是隨著頻率的升高降低，而實(shí)際電容的阻抗是圖 1 所示的網(wǎng)絡(luò)的阻抗特性，在頻率較低的時(shí)候，呈現(xiàn)電容特性，即阻抗隨頻率的增加而降低，在某一點(diǎn)發(fā)生諧振，在這點(diǎn)電容的阻抗等于等效串聯(lián)電阻 ESR。在諧振點(diǎn)以上，由于 ESL 的作用，電容阻抗隨著頻率的升高而增加，這是電容呈現(xiàn)電感的阻抗特性。在諧振點(diǎn)以上，由于電容的阻抗增加，因此對(duì)高頻噪聲的旁路作用減弱，甚至消失。

電 容的諧振頻率由 ESL 和 C 共同決定，電容值或電感值越大，則諧振頻率越低，也就是電容的高頻濾波效果越差。ESL 除了與電容器的種類有關(guān)外，電容的引線長度是一個(gè)十分重要的參數(shù)，引線越長，則電感越大，電容的諧振頻率越低。因此在實(shí)際工程中，要使電容器的引線盡量 短。

根據(jù) LC 電路串聯(lián)諧振的原理，諧振點(diǎn)不僅與電感有關(guān)，還與電容值有關(guān)，電容越大，諧振點(diǎn)越低。許多人認(rèn)為電容器的容值越大，濾波效果越好，這是一種誤解。電容越大 對(duì)低頻干擾的旁路效果雖然好，但是由于電容在較低的頻率發(fā)生了諧振，阻抗開始隨頻率的升高而增加，因此對(duì)高頻噪聲的旁路效果變差。表 1 是不同容量瓷片電容器的自諧振頻率，電容的引線長度是1.6mm（你使用的電容的引線有這么短嗎？）。表 1 電容值自諧振頻率（MHz）

電容值自諧振頻率（MHz）1m F 1.7 820 pF 38.50.1m F 4 680 pF 42.50.01m F 12.6 560 pF

453300pF 19.3 470 pF 491800 pF 25.5 390 pF 541100pF 33 330 pF 60

盡管從濾除高頻噪聲的角度看，電容的諧振是不希望的，但是電容的諧振并不是總是有害的。當(dāng)要濾除的噪聲頻率

確定時(shí)，可以通過調(diào)整電容的容量，使諧振點(diǎn)剛好落在騷擾頻率上。

一 般來說，容量為uf 級(jí)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(duì)低頻信號(hào)通過較好，而對(duì)高頻信號(hào)，表現(xiàn)出較強(qiáng)的電感性，阻抗較大，同時(shí)，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(duì)高頻信號(hào)的阻抗較小，可以為高頻干擾信號(hào)提供一條旁路，減少外界對(duì)該局部的耦合干擾在電子電路 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(duì)于同一個(gè)電路來說，旁路（bypass）電容是把輸入信號(hào)中的高頻噪聲作為濾除對(duì)象，把前級(jí)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(hào)的干擾作為濾除對(duì)象。

在 供電電源和地之間也經(jīng)常連接去耦電容，它有三個(gè)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(duì)電路構(gòu)成干擾。我來總結(jié)一下，旁路實(shí)際上就是給高頻干擾提供一個(gè)到地的能量釋放途徑，不同的容值可以針對(duì)不同的頻率干擾。 所以一般旁路時(shí)常用一個(gè)大貼片加上一個(gè)小貼片并聯(lián)使用。對(duì)于相同容量的電容的Q 值我認(rèn)為會(huì)影響旁路時(shí)高頻干擾釋放路徑的阻抗，直接影響旁路的效果，對(duì)于旁路來說，希望在旁路作用時(shí)，電容的等效阻抗越小越好，這樣更利于能量的排泄。

數(shù)字電路輸出信號(hào)電平轉(zhuǎn)換過程中會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流，在供電線和電源內(nèi)阻上產(chǎn)生較大的壓降，使供電電壓產(chǎn)生跳變，產(chǎn)生阻抗噪聲（亦稱開關(guān)噪聲），形成干擾源。

一、沖擊電流的產(chǎn)生：

（1）輸出級(jí)控制正負(fù)邏輯輸出的管子短時(shí)間同時(shí)導(dǎo)通，產(chǎn)生瞬態(tài)尖峰電流

（2）受負(fù)載電容影響，輸出邏輯由“0”轉(zhuǎn)換至“1”時(shí)，由于對(duì)負(fù)載電容的充電而產(chǎn)生瞬態(tài)尖峰電流。瞬態(tài)尖峰電流可達(dá)50ma，動(dòng)作時(shí)間大約幾ns 至幾十ns。

二、降低沖擊電流影響的措施：

（1）降低供電電源內(nèi)阻和供電線阻抗

（2）匹配去耦電容

三、何為去耦電容

在IC（或電路）電源線端和地線端加接的電容稱為去耦電容。

四、去耦電容如何取值

去耦電容取值一般為0.01~0.1uf，頻率越高，去耦電容值越小。

五、去耦電容的種類

（1）獨(dú)石 （2）玻璃釉 （3）瓷片 （4）鉭

六、去耦電容的放置

去耦電容應(yīng)放置于電源入口處，連線應(yīng)盡可能短。

一 般來說，容量為uf 級(jí)的電容，像電解電容或鉭電容，他的電感較大，諧振頻率較小，對(duì)低頻信號(hào)通過較好，而對(duì)高頻信號(hào)，表現(xiàn)出較強(qiáng)的電感性，阻抗較大，同時(shí)，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(duì)高頻信號(hào)的阻抗較小，可以為高頻干擾信號(hào)提供一條旁路，減少外界對(duì)該局部的耦合干擾旁路是把前 級(jí)或電源攜帶的高頻雜波或信號(hào)濾除;

去藕是為保正輸出端的穩(wěn)定輸出（主要是針對(duì)器件的工作）而設(shè)的“小水塘”，在其他大電流工作時(shí)保證電源的波動(dòng)范圍不會(huì)影響該電路的工作;

補(bǔ)充一點(diǎn)就是所謂的藕合：是在前后級(jí)間傳遞信號(hào)而不互相影響各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)的元件有源器件在開關(guān)時(shí)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(gè)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。