去耦電容一大一小作用

耦合電容如何布置？有什么原則？是不是每個電源引腳都要布置一個O.luF電容，有時看到O.luF和10uF并聯(lián)使用，為什么？所謂去耦，既防止前后電路網(wǎng)絡(luò)電流大小變化時，在供電電路中所形成的電流沖動對網(wǎng)絡(luò)的正常工作產(chǎn)生影響。換言之，去耦電路能夠有效的消除電路網(wǎng)絡(luò)之間的寄生耦合。去耦濾波電容的取值通常為47~200uF,退耦壓差越大時，電容的取值應(yīng)越大。所謂去耦壓差指前后電路網(wǎng)絡(luò)工作電壓之差。如下圖為典型的RC去耦電路，R起到降壓作用: R.6V* i} 「DO R.6V* i} 「DO?4V47uFC2103-■<TE：XT>大家看到圖中，在一個大容量的電解電容Cl旁邊又并聯(lián)了一個容量很小的無極性電容C2原因很簡單，因為在高頻情況下工作的電解電容與小容量電容相比，無論在介質(zhì)損耗還是寄生電感等方面都有顯著的差別（由于電解電容的接觸電阻和等效電感的影響，當工作頻高于諧振頻率時，電解電容相當于一個電感線圈,不再起電容作用）。在不少典型電路，如電源去耦電路，自動增益控制電路及各種誤差控制電路中，均采用了大容量電解電容旁邊并聯(lián)一只小電容的電路結(jié)構(gòu)，這樣大容量電解電容肩負著低頻交變信號的去耦，濾波，平滑之作用；而小容量電容則以自身固有之優(yōu)勢，消除電路網(wǎng)絡(luò)中的中，高頻寄生耦合。在這些電路中的這一大一小的電容均稱之為去耦電容。在一個大的電容上還并聯(lián)一個小電容的原因大電容由于容量大，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）。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小（縮短了引線，就減小了ESL，因為一段導(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O.luF的電容到地（這個電容叫做去耦電容，當然也可以理解為電源濾波電容,越靠近芯片越好），因為在這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。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。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。從電路來說，總是存在驅(qū)動的源和被驅(qū)動的負載。如果負載電容比較大，驅(qū)動電路要把電容充電、放電，才能完成信號的跳變，在上升沿比較陡峭的時候，電流比較大，這樣驅(qū)動的電流就會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，會產(chǎn)生反彈），這種電流相對于正常情況來說實際上就是一種噪聲，會影響前級的正常工作。這就是耦去藕電容就是起到一個電池的作用，滿足驅(qū)動電路電流的變化，避免相互間的耦合干擾。去耦和旁路都可以看作濾波。去耦電容相當于電池，避免由于電流的突變而使電壓下降，相當于濾紋波。具體容值可以根據(jù)電流的大小、期望的紋波大小、作用時間的大小來計算。去耦電容一般都很大，對更高頻率的噪聲基本無效。旁路電容就是針對高頻來的，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RLC串聯(lián)模型。在某個頻率，會發(fā)生諧振，此時電容的阻抗就等于其ESR。如果看電容的頻率阻抗曲線圖，就會發(fā)現(xiàn)一般都是一個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)，一個比較保險的方法就是多并幾個電容。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O.luF。這個電容的分布電感的典型值是5uHo0.1uF的去耦電容有5uH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。luF、10uF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10uF左右。最好