去耦电容与旁路电容的作用资料下载

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供一条低阻抗泄放途径。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。 旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象，而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象，防止干扰信号返回电源。这应该是他们的本质区别。 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 0.1μF。这个电容的分布电感的典型值是 5μH。 0.1μF 的去耦电容有 5μH 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。 1μF、10μF 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 10μF 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 0.1μF，100MHz 取 0.01μF。 分布电容是指由非形态电容形成的一种分布参数。一般是指在印制板或其他形态的电路形式，在线与线之间、印制板的上下层之间形成的电容。这种电容的容量很小，但可能对电路形成一定的影响。 在对印制板进行设计时一定要充分考虑这种影响，尤其是在工作频率很高的时候。也成为寄生电容，制造时一定会产生，只是大小的问题。 布高速 PCB 时，过孔可以减少板层电容，但会增加电感。分布电感是指在频率提高时，因导体自感而造成的阻抗增加。 电容器选用及使用注意事项： 1. 一般在低频耦合或旁路，电气特性要求较低时，可选用纸介、涤纶电容器;在高频高压电路中，应选用云母电容器或瓷介电容器;在电源滤波和退耦电路中，可选用电解电容器。 2. 在振荡电路、延时电路、音调电路中，电容器容量应尽可能与计算值一致。在各种滤波及网（选频网络），电容器容量要求精确;在退耦电路、低频耦合电路中，对同两级精度的要求不太严格。 3. 电容器额定电压应高于实际工作电压，并要有足够的余地，一般选用耐压值为实际工作电压两倍以上的电容器。 4. 优先选用绝缘电阻高，损耗小的电容器，还要注意使用环境。 我们知道，一般我们所用的电容最重要的一点就是滤波和旁路，我在设计中也正是这么使用的。 对于高频杂波，一般我的经验是不要过大的电容，因为我个人认为，过大的电容虽然对于低频的杂波过滤效果也许比较好，但是对于高频的杂波，由于其谐振频率的下降，使得对于高频杂波的过滤效果不很理想。所以电容的选择不是容量越大越好。 疑问点： 1. 以上都是我的经验，没有理论证实，希望哪位可以在理论在帮忙解释一下是否正确。或者推荐一个网页或者网站。 2. 是不是超过了谐振频率，其阻抗将大大增加，所以对高频的过滤信号，其作用就相对减小了呢？ 3. 理想的滤波点是不是在谐振频率这点上？？？（没有搞懂中） 4. 以前只知道电容的旁路作用是隔直通交，现在具体于PCB 设计中，电容的这一旁路作用具体体现在哪里？ 在 用电容抑制电磁骚扰时，最容易忽视的问题就是电容引线对滤波效果的影响。电容器的容抗与频率成反比，正是利用这一特性，将电容并联在信号线与地线之间起到 对高频噪声的旁路作用。然而，在实际工程中，很多人发现这种方法并不能起到预期滤除噪声的效果，面对顽固的电磁噪声束手无策。出现这种情况的一个原因是忽 略了电容引线对旁路效果的影响。 实际电容器的电路模型是由等效电感（ESL）、电容和等效电阻（ESR）构成的串联网络。理想电容的阻抗 是随着频率的升高降低，而实际电容的阻抗是图 1 所示的网络的阻抗特性，在频率较低的时候，呈现电容特性，即阻抗随频率的增加而降低，在某一点发生谐振，在这点电容的阻抗等于等效串联电阻 ESR。在谐振点以上，由于 ESL 的作用，电容阻抗随着频率的升高而增加，这是电容呈现电感的阻抗特性。在谐振点以上，由于电容的阻抗增加，因此对高频噪声的旁路作用减弱，甚至消失。 电 容的谐振频率由 ESL 和 C 共同决定，电容值或电感值越大，则谐振频率越低，也就是电容的高频滤波效果越差。ESL 除了与电容器的种类有关外，电容的引线长度是一个十分重要的参数，引线越长，则电感越大，电容的谐振频率越低。因此在实际工程中，要使电容器的引线尽量 短。 根据 LC 电路串联谐振的原理，谐振点不仅与电感有关，还与电容值有关，电容越大，谐振点越低。许多人认为电容器的容值越大，滤波效果越好，这是一种误解。电容越大 对低频干扰的旁路效果虽然好，但是由于电容在较低的频率发生了谐振，阻抗开始随频率的升高而增加，因此对高频噪声的旁路效果变差。表 1 是不同容量瓷片电容器的自谐振频率，电容的引线长度是1.6mm（你使用的电容的引线有这么短吗？）。表 1 电容值自谐振频率（MHz） 电容值自谐振频率（MHz）1m F 1.7 820 pF 38.50.1m F 4 680 pF 42.50.01m F 12.6 560 pF 453300pF 19.3 470 pF 491800 pF 25.5 390 pF 541100pF 33 330 pF 60 尽管从滤除高频噪声的角度看，电容的谐振是不希望的，但是电容的谐振并不是总是有害的。当要滤除的噪声频率 确定时，可以通过调整电容的容量，使谐振点刚好落在骚扰频率上。 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。 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