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关于电容的旁路与去偶大总结
[责任编辑：susan]
【导读】有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。去耦电容的主要功能就是提供一个局部的直流电源给有源器件，以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地上。
1.耦合，有联系的意思。
2.耦合元件，尤其是指使输入输出产生联系的元件。
3.去耦合元件，指消除信号联系的元件。
4.去耦合电容简称去耦电容。
5.例如，晶体管放大器发射极有一个自给偏压电阻，它同时又使信号产生压降反馈到输入端形成了输入输出信号耦合，这个电阻就是产生了耦合的元件，如果在这个电阻两端并联一个电容，由于适当容量的电容器对交流信号较小的阻抗(这需要计算)这样就减小了电阻产生的耦合效应，故称此电容为去耦电容。
从电路来说，总是存在驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大，驱动电路要把电容充电、放电，才能完成信号的跳变，在上升沿比较陡峭的时候，电流比较大，这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流，由于电路中的电感，电阻(特别是芯片管脚上的电感，会产生反弹)，这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声，会影响前级的正常工作。这就是耦合。
去藕电容就是起到一个电池的作用，满足驱动电路电流的变化，避免相互间的耦合干扰。
旁路电容实际也是去藕合的，只是旁路电容一般是指高频旁路，也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。高频旁路电容一般比较小，根据谐振频率一般是0.1u，0.01u等，而去耦合电容一般比较大，是10u或者更大，依据电路中分布参数，以及驱动电流的变化大小来确定。
去耦和旁路都可以看作滤波。正如ppxp所说，去耦电容相当于电池，避免由于电流的突变而使电压下降，相当于滤纹波。具体容值可以根据电流的大小、期望的纹波大小、作用时间的大小来计算。去耦电容一般都很大，对更高频率的噪声，基本无效。旁路电容就是针对高频来的，也就是利用了电容的频率阻抗特性。电容一般都可以看成一个RLC串联模型。在某个频率，会发生谐振，此时电容的阻抗就等于其ESR。如果看电容的频率阻抗曲线图，就会发现一般都是一个V形的曲线。具体曲线与电容的介质有关，所以选择旁路电容还要考虑电容的介质，一个比较保险的方法就是多并几个电容。
去耦电容在集成电路电源和地之间的有两个作用：一方面是本集成电路的蓄能电容，另一方面旁路掉该器件的高频噪声。数字电路中典型的去耦电容值是0.1&F。这个电容的分布电感的典型值是5&H。0.1&F的去耦电容有5&H的分布电感，它的并行共振频率大约在7MHz左右，也就是说，对于10MHz以下的噪声有较好的去耦效果，对40MHz以上的噪声几乎不起作用。1&F、10&F的电容，并行共振频率在20MHz以上，去除高频噪声的效果要好一些。每10片左右集成电路要加一片充放电电容，或1个蓄能电容，可选10&F左右。最好不用电解电容，电解电容是两层薄膜卷起来的，这种卷起来的结构在高频时表现为电感。要使用钽电容或聚碳酸酯电容。去耦电容的选用并不严格，可按C=1/F，即10MHz取0.1&F，100MHz取0.01&F。
一般来说，容量为uf级的电容，象电解电容或钽电容，他的电感较大，谐振频率较小，对低频信号通过较好，而对高频信号，表现出较强的电感性，阻抗较大，同时，大电容还可以起到局部电荷池的作用，可以减少局部的干扰通过电源耦合出去;容量为0.001~0.1uf的电容，一般为陶瓷电容或云母电容，电感小，谐振频率高，对高频信号的阻抗较小，可以为高频干扰信号提供一条旁路，减少外界对该局部的耦合干扰
在电子电路中，去耦电容和旁路电容都是起到抗干扰的作用，电容所处的位置不同，称呼就不一样了。
对于同一个电路来说，旁路(bypass)电容是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象，把前级携带的高频杂波滤除，而去耦(decoupling，也称退耦)电容是把输出信号的干扰作为滤除对象。
在供电电源和地之间也经常连接去耦电容，它有三个方面的作用：一是作为本集成电路的蓄能电容;二是滤除该器件产生的高频噪声，切断其通过供电回路进行传播的通路;三是防止电源携带的噪声对电路构成干扰。
我来总结一下，旁路实际上就是给高频干扰提供一个到地的能量释放途径，不同的容值可以针对不同的频率干扰。所以一般旁路时常用一个大贴片加上一个小贴片并联使用。对于相同容量的电容的Q值我认为会影响旁路时高频干扰释放路径的阻抗，直接影响旁路的效果，对于旁路来说，希望在旁路作用时，电容的等效阻抗越小越好，这样更利于能量的排泄。
这个比较好，应该算应用及的
数字电路输出信号电平转换过程中会产生很大的冲击电流，在供电线
和电源内阻上产生较大的压降，使供电电压产生跳变，产生阻抗噪声(亦
称开关噪声)，形成干扰源。
一.冲击电流的产生：
(1)输出级控制正负逻辑输出的管子短时间同时导通，产生瞬态尖峰电流
(2)受负载电容影响，输出逻辑由&0&转换至&1&时，由于对负载电容的充
电而产生瞬态尖峰电流。
瞬态尖峰电流可达50ma，动作时间大约几ns至几十ns。
二.降低冲击电流影响的措施：
(1)降低供电电源内阻和供电线阻抗
(2)匹配去耦电容
三.何为去耦电容
在ic(或电路)电源线端和地线端加接的电容称为去耦电容。
四.去耦电容如何取值
去耦电容取值一般为0.01~0.1uf，频率越高，去耦电容值越小。
五.去耦电容的种类
(1)独石 (2)玻璃釉 (3)瓷片 (4)钽
六.去耦电容的放置
去耦电容应放置于电源入口处，连线应尽可能短。
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有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。去耦电容的主要功能就是提供一个局部的直流电源给有源器件，以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地上。
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　　在基本电路里面，我想讨论一下旁路电容。本文将讲述旁路电容的作用，讲述该在什么时候使用它们，以及你应该注意什么\以及旁路电容的作用。
　　在电子电路词典里面可以找到旁路电容的定义：
　　Bypass capacitor： A capacitor employed to conduct an alternang current around a component or group of components. Often the AC is removed from an AC/DC mixture， the DC being free to pass through the bypassed component.
　　旁路电容（bypass电容）：用于导通或者吸收某元件或者一组元件中交流成分的一种电容。通常交直流中的交流部分被去除，而允许直流部分通过加有旁路电容的元件。
　　实际上，大多数诸如微控制器（单片机）等的数字电路都是直流电路。这种电路里面的电压水平的变化会造成很多问题。如果电压变化太多，电路可能就会不正常地工作。对大多数情况来讲，纹波电压被认为是交流成分，旁路电容的目的就是要抑制这种交流成分，抑制这种电压噪声。旁路电容的另外一种说法就是滤波电容。
　　在左边的电路图里面，你可以清楚地看到当使用了滤波电容以后电压噪声的变化情况。注意到两种电压的波动幅度的差别很小（在5到10毫伏）。这个图里面的电压是4.95~5.05V小幅电压。随机的电子噪声造成电压波动，正如图表里面显示那样，这种波动的部分通常被称为&噪声&或者&纹波&。蓝线代表的是没有使用的滤波电容的电压变化，粉红色线是使用了滤波电容了的。纹波电压在几乎所有的直流电路里面都是存在的。在粉红色曲线里面，即使使用了滤波电容以后电压变化幅度变小了，但是&变化&还是存在的，电压还是有纹波噪声。旁路电容的重要功能就是要减小电路里面的纹波的幅值。太大的纹波是极其有害的，使得电路不正常工作。纹波通常又是随机的，当然有时候电路里面其他元器件也会发出噪声。比如继电器和电机经常就能够使电压发生突然的波动，简直就像打破了池塘里面平静的水面一样。其它元器件使用的电流越大，这种纹波噪声的效应也就越明显。
　　一个常见的问题就是这种小幅的纹波真的就那么值得注意么？是啊，电压水平不是足够精确了吗？答案取决于你设计的电路类型。如果你的电路只是用来将电机连上一个电池，或着点亮一个LED，那么电路里头的纹波恐怕对你来说并不要紧。但是，如果你在使用数字逻辑门电路，情况恐怕就不是那么简单了，纹波肯定能够给你的电路带来麻烦。
　　首先让我们来考虑一下纹波电压造成的影响。基础电子理论告诉我们电压是势能的差别所引起的，而电流在这种势能的差别中流过；我们知道电压越高，电流越大；我们还知道电压的方向决定了电流的方向。
　　看看右边的纹波电压图和纹波电流图的放大图。上面部分是两个纹波电压变化情况，和前一副图相似，蓝色的线代表没有使用旁路电容，另一个是使用了旁路电容了的。 沿着该图下面的横轴看，在点2处电压开始上升，而看看下面的纹波电流图，点2处的电流在一个方向有相对较高的幅值，对比一下，点5处电压和电流的方向是相反的。
　　注意这种有没有旁路电容（bypass电容）时的差别。通过抑制纹波电压，旁路电容同时也抑制了纹波电流。我想说纹波电压图和纹波电流图很清晰地表达了交流成分的产生，也可以看到电压是如何变化的，以及纹波电流是如何改变方向的。即使这是一个DC电路，纹波也引起了交流成分。旁路电容能够减小AC组分。
　　纹波电流就像电路中的涡流或者回流，随着电压和电流在电路里头的传播，电压差异和电流差异足以工作。比如，我们假定一个与门，其半导体门输入端保持稳定输入而使得输出保持在稳定状态，门电路里在电流沿着一个方向流经一个PN结的时候工作，如果电流停止了流动，晶体管也就关闭或者截止；如果纹波着相反的错误方向流动，门也就时常关闭，你得到的输出也会跟着改变。由于一个门可能与其他许多门连在一的效应会造成严重的错误。
　　总之，旁路电容是用于在DC电路里头抑制AC成分的电容。通过使用旁路电容，你的DC电路将不会对纹波电压和纹波电流那么感冒。
　　使用旁路电容（bypass电容）注意事项
　　你在许多期刊杂志和书籍里头所看到的电路图都省略了旁路电容。因为他们以为你知道该把它们加入电路里头。而其他时候你或许会看到有一排电容藏在一个电路图的角落里头，似乎没有什么作用。它们通常就是旁路（或者滤波）电容。你只要随便翻开一个数字电路，都不难找到旁路电容的身影。
　　最常看到旁路电容（bypass电容）的身影的地方就是直接将电源和地连在一起的旁路电容。正如左边图示的那样。这个简单的使用会允许VCC里头的AC成分直接导通到&地&GND。电容的作用也像蓄流一样，当电压因某种原因下降时 充电电容溢出部分电流来填充VCC里面的坑坑洼洼的地方。电容量的大小就决定了它能填充多大的坑洼（电压降），电容量越大能够填充抚平的坑洼也越大。通常使用的是 .1uF的电容。你也可以看到 .01uF也是常有的电容值。追求旁路电容的精确值并没有什么意义。
　　因此，你究竟需要多少旁路电容呢？我最笨的做法就是在我每一个电路板上的IC旁边都有自己的旁路电容。实际上，我努力地将旁路电容的一头和Vcc或者GND引脚接在一起。这可能有点矫枉过正，可是过去的这种做法一直都还感觉不错。因此我也向你推荐此法。事实上，你甚至可以在所有DIP封装旁边都使用旁路电容。我认为你只要在每一平方英寸里面都有几个旁路电容，你就可以省心许多了！
　　另外一个使用旁路电容（bypass电容）的地方就是在电源接头处。每当你使用一个电源线接上一个板子或者使用长导线的时候，我都建议你添加一个旁路电容。任何长度的导线都可以像一个小的天线一样，它能够从任何电磁场里面捕捉到电子噪声。我通常在这种长线的两端都加上旁路电容。
　　旁路电容的类型特别重要。建议你使用独石瓷片电容。它们的体积小，便宜而且容易买到。我通常使用
　　管脚间距为.1英寸或者.2英寸，容量 0.1uF 耐压50V精度为&20%的旁路电容；容量为.01uF的电容也行。我会避免使用大容量的旁路电容，因为他们的块头太大了。电解电容通常不适合作为旁路电容使用，因为他们通常都是大容量，且对高频响应并不理想。
　　纹波的频率可以决定使用什么容量的电容。最精明的办法是，频率越高所需旁路电容容量越小。如果你的电路里头 有个高频元器件，你或许可以考虑并联使用一对电容，一个是大容量一个是小容量。如果你的电路里头纹波非常复杂，你可以多加几个旁路电容，每个电容对应于不同的纹波频率。你也可以加一个Electrolyc capacitor以防低频纹波的幅值太大了。比如，右图中并联使用了三个不同容量的电容，每一个都对一个频率范围的纹波噪声起作用。C4是一个4.7uF电容，可以处理相对低频的电压纹波，C2可以处理中等频率，C3可以处理稍高点的频率，电容的响应频率由它的内部阻抗和感抗决定的。
　　旁路电容（bypass电容）能够滤除电路里头的电子噪声，它们靠过滤由纹波电压引起的交流成分 。大多数数字电路都有几个旁路电容。最精明的办法就是在板子上的每一个集成电路旁边都使用旁路电容。旁路电容的常用容量数量级就是0.1uF。高频纹波需要更小容量的电容。
非常好我支持^.^
不好我反对
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( 发表人：steve )
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