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为什么总是在电路里摆两个0.1uF和0.01uF的电容？
- W) Z3 M0 F4 t4 ~2 ^) |) |% n5 s; j8 A! i
01 、旁路和去耦 $ c U1 o0 m6 l; T, d. P5 [
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。$ g& n+ T6 I$ q" R6 B7 }5 {
; t7 ^' z, J; ]/ z
要理解这两个词汇，还得回到英文语境中去。
" T0 y1 ?2 I0 _6 l2 UBypass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。8 W6 d. |8 t9 F9 q' U: C
- s8 W0 f( a* p: H7 V8 _% q2 N g
* T$ \5 w; v4 X# j( `couple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。
3 {( x* I/ y' M& j
% S- Q% m' f( z& q7 T02 、电路中的旁路和去耦 + M$ Z) k, F" G1 P! _
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。
! C1 ^' v0 C. b! H$ g9 W1 G% s
* L; a6 _2 P3 ]
8 x7 G: z' _' D
1）旁路$ \" V" T% F% \' y6 f( P
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。
* h+ \5 q' L, M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。
% f% k3 w8 _1 g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。
, h1 F7 L0 d; t7 O8 s6 U, G8 }9 }# O2）去耦
; D) Q3 F) w+ m1 f( v* Z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。
. F; B! t9 S9 j" K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。% t: G) J- r0 s2 Q+ p5 G, Y* I
' e5 s) ~% x# n" R' I. {
03、为什么要用2个电容？ 2 l& o y& |8 W: H
回到最开始的问题，为什么要用0.1uF和0.01uF的两个电容？
( V: r& J H% k电容阻抗和容抗计算公式分别如下：( y+ A) e3 C/ U1 M
/ X* J1 R$ e" h: F$ t- l
1 H; q3 i9 H. S0 c, y6 D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。
0 [2 }* ?4 L# _# T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？7 ^( S0 k$ R$ @3 U- C4 K% g% U$ _
* @7 a1 x7 k6 H! i& o3 \! R0 |1 ^
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。& M! I0 w& h0 P/ @- O6 M9 g
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。# D2 h' Z5 F7 p8 w& m
( b8 a/ O) n$ z; i$ g
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发表于 2022-12-27 10:23
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