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[分享] 什么是旁路电容?什么是去耦电容?它们有什么区别和联系?

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资源大师勋章

发表于 2019-1-5 13:18:29 | 显示全部楼层 |阅读模式
一、旁路电容
在电路中,如果希望将某一频率以上或全部交流成分的信号去掉,那么便可以使用滤波电容。
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习惯上,通常将少部分只有滤波作用的电容器称为旁路电容器(Bypass Capacitors)或者傍路电容器。
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例如,在晶体管的射极电阻或真空管的阴极电阻上并联的电容器,就被称为旁路电容(因为交流信号是经该电容器而进入接地端的);又如在电源电路中,除了数千微法的平滑滤波或反交联电容之外,通常也用零点几微法的高频电容来将高频旁路(实际上,此高频旁路电容也可被视为高频滤波及反交联电容)。旁路电容的应用电路如下图所示。
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二、去耦电容
在电子电路中,经常会看到在集成电路的电源引脚附近有一个电解电容器,这个电容器就是去耦合电容器,简称去耦电容(Decoupling Capacitors),又称退耦电容器。
去耦电容器通常有两个作用:一个是蓄能;一个是去除高频噪声。去耦电容器主要是去除高频,如RF信号的干扰。干扰的进入方式是通过电磁辐射。
为什么说去耦电容具有蓄能的作用呢?举个简单的例子,我们就能很容易地明白了:我们可以把总电源看作一个水库,我们大楼内的家家户户都需要供水,这时,水不是直接来自于水库,那样距离太远啦,等水过来,我们已经渴的不行了,实际上我们用的水来自于大楼附近的水塔。
集成电路在工作的时候,其电流是不连续的,而且频率很高,而集成电路的电源引脚到总电源有一段距离,即便距离不长,在频率很高的情况下,阻抗也会很大(线路的电感影响非常大),这样会导致器件在需要电流的时候,不能及时供给,而去耦电容器可以弥补此不足,这也是为什么很多电路板在高频器件电源引脚处放置小电容的原因之一。
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集成电路内部的开关在工作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集成电路,以减少开关噪声在电路板的传播并将噪声引导到地。去耦电容器还可以防止电源携带的噪声对电路构成干扰,在设计电路时,去耦电容应放置在电源入口处,连线应尽可能短。
因而在设计高速电路板时,通常在电路板的电源接入端放置一个1~10微法的电容,滤除低频噪声;在电路板上,每个器件的电源线与地线之间放置一个0.01~0.1微法的电容,滤除高频噪声。
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去耦电容的充、放电作用使集成电路得到的供电电压比较平稳,减小了电压振荡现象;集成电路可以就近在各自的去耦电容器上吸收或释放电流,不必通过电源线从较远的电源中取得电流,因此不会影响集成电路的速度;同时去耦电容器为集成电路的瞬态变化电流提供了各自就近的高频通道,从而大大减小了向外的辐射噪声并且相互之间没有公共阻抗,因此抑制了共阻抗耦合。
由于去耦电容器在高频时的阻抗将会减小到其自谐振频率,因而可以有效地除去信号线中的高频噪声,同时相对于低频来说,对能量没有影响,所以可在每一个集成电路的电源地脚之间加一个大小合适的去耦电容器。在选择去耦电容器类型时,应考虑哪些低电感的高频电容器。如高频性能好的多层陶瓷电容器或者独石电容器。
三、去耦电容和旁路电容的区别与联系
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在电子电路中,去耦电容器和旁路电容器都可以起到抗干扰的作用,电容器所处的位置不同,称呼就不一样。
对于同一个电路来说,旁路电容是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象,把前级电路携带的高频杂波滤除。
而去耦电容,是把输出信号的干扰作为滤除对象,防止干扰信号返回电源,这就是他们之间的本质区别。

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一粒金砂(初级)

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