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为什么总是在电路里摆两个0.1uF和0.01uF的电容？8 h# L0 v& z) x+ X$ C/ Y
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01 、旁路和去耦
- Q, _5 I% K# I' l; F' o& w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。
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要理解这两个词汇，还得回到英文语境中去。
2 u4 h* i, E3 RBypass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。: b( Z# ~7 D G6 B6 i+ E
9 M1 d7 k0 @# w: s2 t& e: d4 i, D, O m- U2 d' y2 N' ?5 i" G# p
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 R6 g+ j6 r% l4 [5 f* {& [, S
5 J1 t9 q8 K0 ^: l# T; E) ^
02 、电路中的旁路和去耦 & `+ f3 z1 M* @7 y* w0 U7 J _. ]2 m
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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) }" Q( j w4 f7 w8 J/ ~: ^1）旁路
1 e1 }8 }0 G4 R$ E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。 |. X0 n1 s" S3 Q) k, c' O) V
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* c$ r9 a, S% u0 U
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。
8 ~6 l- \( _# t- |6 H2）去耦2 U& z( @3 h! G8 {
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。
1 I# G2 b) ^( V6 o5 ~% i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; l7 [. {- \- h; ^
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03、为什么要用2个电容？
, d; [! ^; y! l0 V7 S4 s! L回到最开始的问题，为什么要用0.1uF和0.01uF的两个电容？! ^) k2 Z, g# G* r7 \
电容阻抗和容抗计算公式分别如下：% ]! ~0 g% u% K3 S" l; Y5 {$ e3 K1 Z
! T0 ]/ T% r+ a" a3 k% a3 Y
' R+ l$ o) f* l' N, A# H7 X% M% X- \5 U' E
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。
+ J5 t& H5 S; Y0 ^. j% Y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？! [0 t j/ i. H: i% Y! s+ n" c, s
; E0 C5 Y, c" f* Q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。
" s' l F1 ^; E$ ~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。) \! [, J l' O8 U
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发表于 2022-12-27 10:23
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