耦合電容作用

1、請(qǐng)注意在開關(guān)電源的設(shè)計(jì)中，輸入電容和輸出電容常常包括兩類電容，分別起不同的作用。一類起減小輸入輸出紋 波的作用，一般容值較大，容值的選取與紋波的要求以及電源的開關(guān)頻率和設(shè)計(jì)有關(guān)。另一類電容是高頻耦和電 容，一般容值較小，要求盡可能靠近芯片。其容值的選取與要濾除的可能干擾信號(hào)的頻率和幅度有關(guān)。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0.1質(zhì)。這個(gè)電容的分布電感的典型值是5mHo0.1MF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(duì)于10MHz以下的噪聲有較好的去耦效

2、果，對(duì) 40MHz以上的噪聲幾乎不起作用。1pF、10pF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(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 .1pF，100MHz取0.01質(zhì)。去耦和旁路都可以看作濾波。正如ppxp所說，去耦電容相當(dāng)于電池，避免由于電流的突變而使電壓下降，相當(dāng) 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(shí)間的大小來計(jì)算。去耦電容一般都

3、很大，對(duì) 更高頻率的噪聲，基本無效。旁路電容就是針對(duì)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(gè)RLC串聯(lián)模型。在某個(gè)頻率，會(huì)發(fā)生諧振，此時(shí)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(huì)發(fā)現(xiàn)一般都是一個(gè)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(gè)比較保險(xiǎn)的方法就是多并幾個(gè)電容。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）

4、，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style=color: blue;text-decoration: underline href= HYPERLINK /word/112155.aspx /word/112155.aspx 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

5、驅(qū)動(dòng)電流的變化大小來確定。耦合指信號(hào)由第一級(jí)向第二級(jí)傳遞的過程，一般不加注明時(shí)往往是指交流耦合。退耦是指對(duì)電源采取進(jìn)一步的濾波 措施，去除兩級(jí)間信號(hào)通過電源互相干擾的影響。耦合常數(shù)是指耦合電容值與第二級(jí)輸入阻抗值乘積對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)。耦合小知識(shí)：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(hào)聯(lián)系的元件。4，去耦合電容簡(jiǎn)稱去耦電容。5，例如，晶體管放大器發(fā)射極有一個(gè)自給偏壓電阻， 它同時(shí)又使信號(hào)產(chǎn)生壓降反饋到輸入端形成了輸入輸出信號(hào)耦合，這個(gè)電阻就是產(chǎn)生了耦合的元件，如果在這個(gè)電阻兩 端并聯(lián)一個(gè)電容，由于適當(dāng)容量的電容器對(duì)交流信號(hào)較小的阻抗（這

6、需要計(jì)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。退耦有三個(gè)目的：1.將電源中的高頻紋波去除，將多級(jí)放大器的高頻信號(hào)通過電源相互串?dāng)_的通路切斷；2.大 信號(hào)工作時(shí)，電路對(duì)電源需求加大，引起電源波動(dòng)，通過退耦降低大信號(hào)時(shí)電源波動(dòng)對(duì)輸入級(jí)/高電壓增益級(jí)的影響； 3.形成懸浮地或是懸浮電源，在復(fù)雜的系統(tǒng)中完成各部分地線或是電源的協(xié)調(diào)匹配。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。筆者在制作電路時(shí)，使用耦合電容發(fā)現(xiàn)很多問題，下面跟大家分享我的經(jīng)驗(yàn)，由于實(shí)際電路拍照比較困難，所

7、以這里只能貼仿真圖了， 不過它跟實(shí)際差不多（在真實(shí)硬件上測(cè)過）。電路中常常要用到耦合電容，那么耦合電容應(yīng)該選多大呢？耦合電容的選擇必須電路中的輸入信號(hào)電壓大小、頻率及負(fù)載電阻來選擇，比如電壓為5V那么電容耐壓就不能小于5V 了，不過本文的 重點(diǎn)是討論容量大小的選擇。那么耦合電容的容量大小應(yīng)如何選擇呢？本質(zhì)：耦合電容與下一級(jí)的輸入電阻構(gòu)成了 RC高通濾波器，為了保成輸入信號(hào)下限頻率能通過這一“RC高通濾波器，RC高通濾波器的 下限頻率不能高于輸入信號(hào)的頻率。相當(dāng)于選擇適當(dāng)?shù)碾娙輥碓O(shè)計(jì)一個(gè)高通濾波器，以保證輸入信號(hào)通不衰減通過，所以電容C可用公式計(jì)算出來，下面會(huì)給出公式。我們來看下面一個(gè)實(shí)驗(yàn)，電路

8、圖如下所示，輸入信號(hào)為頻率為1Hz，大小為10mv.可見此輸入信號(hào)有兩個(gè)特點(diǎn)，頻率很低，幅度又很小。按照常識(shí)，電容容量越大，信號(hào)的頻率就可以越低，現(xiàn)在的輸入信號(hào)頻率為1Hz，那么耦合電容的容量越大越好嗎？請(qǐng)看下面的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：輸入信號(hào)頻率為1Hz，幅度10mV，負(fù)載電阻300K，耦合電容先0.4uF測(cè)得輸入輸出波形如下圖所示，黃色為輸入，綠色為輸出?？?見輸入信號(hào)經(jīng)過耦合電容后，幅度被嚴(yán)重衰減，由此可知耦合電容選擇過小。耦合電容選擇0.1uF-0.5uF期間，輸入信號(hào)衰減比較嚴(yán)重。 結(jié)論：如果電路要求信號(hào)耦合之后不能衰減，那么耦合電容就不能小于0.5uF輸入信號(hào)頻率為1Hz，幅度10mV，

9、負(fù)載電阻300K，耦合電容大于等于0.5uF輸出波形如下圖所示，可見只要電容大于0.5uF，信號(hào)耦合之后就不會(huì)有幅度衰減。那么是不是選擇越大越好呢？請(qǐng)看實(shí)驗(yàn)3輸入信號(hào)頻率為1Hz，幅度10mV，負(fù)載電阻300K，耦合電容為100uF幅度不出現(xiàn)衰減，但電路反應(yīng)變得非常緩慢，輸入信號(hào)后等待10多秒才有輸出信號(hào)。剛輸入信號(hào)的前段時(shí)間，電路竟然不工作了，這是為什么呢？主要是因?yàn)殡娙萏蟪潆姇r(shí)間過長(zhǎng)，至使輸出信號(hào)出現(xiàn)延遲，特別是輸入信號(hào)幅度很小的時(shí)個(gè)就要特別注意這個(gè)問題，否則電路會(huì)變得 非常緩慢?？偨Y(jié):把耦合電容加到電路中之后，耦合電容與負(fù)載電阻構(gòu)成了 RC高通濾波器，所以我們可根據(jù)公式來計(jì)算出耦合電容的大小即：f=1/2nRC式中n=3.14R為負(fù)載電阻（耦合下一級(jí)電路的輸入電阻）須估算下一級(jí)的輸入電阻,f為信號(hào)的頻率,C就是我們要計(jì)算的耦合電容大小如上面實(shí)驗(yàn)：負(fù)載電阻R=300K頻率為1Hz由 f=1/2nRC可計(jì)算出C=0.5uf所以C不能低于0.5uf ,可選1uf.主要是根據(jù)高通濾波器的下限頻率來確定C的容量的。所以選擇耦合電容時(shí)要估算出下一級(jí)的輸入電阻。提示耦合電容容量太小時(shí)，低頻信號(hào)通過耦合電容時(shí)就會(huì)有嚴(yán)重的衰減，甚至不能通過