電路中旁路電容和耦合電容的選用

從電路來(lái)說(shuō),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(lái)說(shuō)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(kāi)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(lái)確定.
去耦和旁路都可以看作濾波.正如ppxp所說(shuō),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(lái)計(jì)算.去耦電容一般都很大,對(duì)更高頻率的噪聲,基本無(wú)效.旁路電容就是針對(duì)高頻來(lái)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.

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(shuō),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(lái)的,這種卷起來(lái)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.

一般來(lái)說(shuō),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(guò)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(guò)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(lái)說(shuō),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(guò)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.