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为什么总是在电路里摆两个0.1uF和0.01uF的电容？0 O& a+ ^: p* V( Z7 j
! ]7 p* g# ^) L, i; |7 O01 、旁路和去耦 6 p, V) T+ X. U
旁路电容(Bypass Capacitor)和去耦电容(Decoupling Capacitor)这两个概念在电路中是常见的，但是真正理解起来并不容易。
N1 h, w0 ], ?4 H3 K D& p6 L, b: `% @. ]
要理解这两个词汇，还得回到英文语境中去。
; q& ~1 y8 {' ]* V% vBypass在英语中有抄小路的意思，在电路中也是这个意思，如下图所示。- d3 P' D. N& m9 J7 F! g% F
' ?8 I5 F6 v- [& `+ F; V
, f! b% d* h4 B( L$ { a3 W2 kcouple在英语中是一对的意思，引申为配对、耦合的意思。如果系统A中的信号引起了系统B中的信号，那么就说A与B系统出现了耦合现象(Coupling)，如下图所示。而Decoupling就是减弱这种耦合的意思。
" z- O# B' C2 n% L$ h9 Y1 q4 m
, p6 R! V3 e2 D02 、电路中的旁路和去耦
: g# n5 Z* V. q3 n$ h: G) Y5 H如下图中，直流电源Power给芯片IC供电，在电路中并入了两个电容。
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Y* I! E6 r/ ^+ j/ f
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8 u5 Y | E4 H$ k. ^; z1）旁路! c% y2 c9 W- l+ l$ B3 j1 u1 r
如果Power受到了干扰，一般是频率比较高的干扰信号，可能使IC不能正常工作。
1 w. r+ q( o5 k& e在靠近Power处并联一个电容C1，因为电容对直流开路，对交流呈低阻态。$ e# w/ L9 `6 l4 v0 A8 T/ S# s
频率较高的干扰信号通过C1回流到地，本来会经过IC的干扰信号通过电容抄近路流到了GND。这里的C1就是旁路电容的作用。" _* | g7 x, i4 ?
2）去耦
7 V) m* A" P* I! K由于集成电路的工作频率一般比较高，IC启动瞬间或者切换工作频率时，会在供电导线上产生较大的电流波动，这种干扰信号直接反馈到Power会使其产生波动。& u6 L4 c6 w6 c
在靠近IC的VCC供电端口并联一个电容C2，因为电容有储能作用，可以给IC提供瞬时电流，减弱IC电流波动干扰对Power的影响。这里的C2起到了去耦电容的作用。; @( a8 w7 z9 L+ t9 u
. O( _0 p3 X& _03、为什么要用2个电容？ , ^9 O7 j" @$ ~( X) k
回到最开始的问题，为什么要用0.1uF和0.01uF的两个电容？, V+ N$ ^' l* l' k' P# U
电容阻抗和容抗计算公式分别如下：
' y. B$ F$ z9 T- }) N1 V/ x
1 f% x. M+ n+ R
, l* j% a8 u8 [; Y' e! i7 l容抗与频率和电容值成反比，电容越大、频率越高则容抗越小。可以简单理解为电容越大，滤波效果越好。: h! j; \5 r3 R6 w' F' f1 u" P
那么有了0.1uF的电容旁路，再加一个0.01uF的电容不是浪费吗？" f6 M! ?* o6 v. R0 K/ G
' H( ^9 P/ G7 W( s5 V3 ]/ a实际上，对一个特定电容，当信号频率低于其自谐振频率时呈容性，当信号频率高于其自谐振频率时呈感性。4 {: l5 h6 X* I1 R
当用0.1uF和0.01uF的两个电容并联时，相当于拓宽了滤波频率范围。
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发表于 2022-12-27 10:23
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