滤波电容、去耦电容、旁路电容

滤波电容用在电源整流电路中,用来滤除交流成分。使输出的直流更平滑。

去耦电容用在放大电路中不需要交流的地方,用来消除自激,使放大器稳定工作。

旁路电容用在有电阻连接时,接在电阻两端使交流信号顺利通过。




1.关于去耦电容蓄能作用的理解

 
1)去耦电容主要是去除高频如RF信号的干扰,干扰的进入方式是通过电磁辐射。

而实际上,芯片附近的电容还有蓄能的作用,这是第二位的。

你可以把总电源看作密云水库,我们大楼内的家家户户都需要供水,

这时候,水不是直接来自于水库,那样距离太远了,

等水过来,我们已经渴的不行了。

实际水是来自于大楼顶上的水塔,水塔其实是一个buffer的作用。

如果微观来看,高频器件在工作的时候,其电流是不连续的,而且频率很高,

而器件VCC到总电源有一段距离,即便距离不长,在频率很高的情况下,

阻抗Z=i*wL+R,线路的电感影响也会非常大,

会导致器件在需要电流的时候,不能被及时供给。

而去耦电容可以弥补此不足。

这也是为什么很多电路板在高频器件VCC管脚处放置小电容的原因之一
   
(在vcc引脚上通常并联一个去藕电容,这样交流分量就从这个电容接地。)

 
2)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
 
2.旁路电容和去耦电容的区别
 
     去耦:去除在器件切换时从高频器件进入到配电网络中的RF能量。

去耦电容还可以为器件提供局部化的DC电压源,它在减少跨板浪涌电流方面特别有用。
     
     旁路:从元件或电缆中转移出不想要的共模RF能量。

这主要是通过产生AC旁路消除无意的能量进入敏感的部分,另外还可以提供基带滤波功能(带宽受限)。

我们经常可以看到,在电源和地之间连接着去耦电容,

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。

 
     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)电容也称退耦电容,是把输出信号的干扰作为滤除对象。

 
  大电容由于容量大,所以体积一般也比较大,且通常使用多层卷绕的方式制作,

这就导致了大电容的分布电感比较大(也叫等效串联电感,英文简称ESL)。

大家知道,电感对高频信号的阻抗是很大的,所以,大电容的高频性能不好。

而一些小容量电容则刚刚相反,由于容量小,因此体积可以做得很小

(缩短了引线,就减小了ESL,因为一段导线也可以看成是一个电感的),

而且常使用平板电容的结构,这样小容量电容就有很小ESL这样它就具有了很好的高频性能,

但由于容量小的缘故,对低频信号的阻抗大。

所以,如果我们为了让低频、高频信号都可以很好的通过,就采用一个大电容再并上一个小电容的方式。

常使用的小电容为 0.1uF的瓷片电容,当频率更高时,还可并联更小的电容,例如几pF,几百pF的。

而在数字电路中,一般要给每个芯片的电源引脚上并联一个0.1uF的电容到地

(这个电容叫做退耦电容,当然也可以理解为电源滤波电容,越靠近芯片越好),

因为在这些地方的信号主要是高频信号,使用较小的电容滤波就可以了。


 
 

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