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为什么总是在电路里摆两个0.1uF和0.01uF的电容?6 {3 n" g+ Y, C) u @0 |
; Z5 p/ ]* X6 A" B" Y" }. K0 Y01 、旁路和去耦 & I( M2 L }+ F, d& ?$ E$ R6 b
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。, ?+ r( Y# s9 h: _; ^' L1 q x5 s
+ m- J2 I) z$ F- t要理解这两个词汇,还得回到英文语境中去。
& y! P& \! H2 s% XBypass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。
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2 H' W. P1 K! ^; c$ e% ?+ j; T; Vcouple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。
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02 、电路中的旁路和去耦
& l& \( p; o( B. g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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! z+ P0 p% H& d# g1 c$ t6 _" I6 a# }8 N1 O$ p; V+ W# t. b8 R6 f
1)旁路
& c8 Z! N$ e& y% N1 X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。4 w! h+ Q2 S* X2 q) x, f4 ]; b
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。+ z3 T( ]" I! v1 V" H
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。
% `3 G4 o7 y' i* g2 Q" J2)去耦
4 t; L$ }3 d- k8 y0 h& H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。
0 r' ]' y0 j8 T9 e& V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。* O% W: _, }3 V# N
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03、为什么要用2个电容?
: c( f; }1 F- E回到最开始的问题,为什么要用0.1uF和0.01uF的两个电容?3 |2 R* Z7 i; f# r( u H
电容阻抗和容抗计算公式分别如下:
" P% F) P* {' X* Z) t1 M1 m0 w! A; r5 _" k, y$ @
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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。
' v k3 }6 ?+ i5 \, r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?
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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。8 z# }. h% }3 w& z. `
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。* {1 h& C! B$ F& a Y5 z
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