硬件電路點點滴滴之旁路電容/去耦電容

　　最近工作重心由軟件漸漸向硬件偏移,畫pcb ,PCB 我是不感興趣的只當(dāng)復(fù)習(xí)玩玩，無聊畫板之余研究一下原理圖硬件電路設(shè)計才真正接受畫板工作的原因(因為硬件到現(xiàn)在還是我的“硬傷”).....

　　今天在看CAN總線資料時突然看到can原理圖TJA1050 CAN收發(fā)器 電源管腳 外接電源時節(jié)了一個電容到地，突然想起昨天同事順子跟我說 布線時電源要先連接電容再接到芯片電源管腳那時不知所云，但是今天又遇到所以便開始了我的“瞎琢磨”....

　　一連串的發(fā)問：

　　這個電容到底有什么用呢?

　　為什么用的是0.1uf 大小的電容，這個值有沒有要求?

　　一查百度，發(fā)現(xiàn)他叫“旁路電容”，如果放在另外的位置它叫“去耦電容”，神奇呀!

　　下面我們來說是“旁路電容”和“去耦電容”：

　　一.定義和區(qū)別

　　旁路(bypass)電容：是把輸入信號中的高頻成分作為濾除對象;

　　去耦(decoupling)電容：也稱退耦電容，是把輸出信號的干擾作為濾除對象。

　　去耦電容和旁路電容都是起到抗干擾的作用，電容所處的位置不同，稱呼就不一樣了。

　　高頻旁路電容一般比較小，根據(jù)諧振頻率一般是0.1u，0.01u等，而去耦合電容一般比較大，是10u或者更大

　　二.作用

　　去耦電容:

　　去耦電容主要有2個作用：

　　(1)去除高頻信號干擾;

　　(2)蓄能作用;(而實際上，芯片附近的電容還有蓄能的作用，這是第二位的)

　　高頻器件在工作的時候，其電流是不連續(xù)的，而且頻率很高，而器件VCC到總電源有一段距離，即便距離不長，在頻率很高的情況下，阻抗Z=i*wL+R，線路的電感影響也會非常大，會導(dǎo)致器件在需要電流的時候，不能被及時供給。而去耦電容可以彌補此不足。這也是為什么很多電路板在高頻器件VCC管腳處放置小電容的原因之一(在vcc引腳上通常并聯(lián)一個去耦電容，這樣交流分量就從這個電容接地。)

　　附加：

　　所謂的藕合：是在前后級間傳遞信號而不互相影響各級靜態(tài)工作點的元件 有源器件在開關(guān)時產(chǎn)生的高頻開關(guān)噪聲將沿著電源線傳播。去耦電容的主要功能就是提供一個局部的直流電源給有源器件，以減少開關(guān)噪聲在板上的傳播和將噪聲引導(dǎo)到地。 從電路來說，總是存在驅(qū)動的源和被驅(qū)動的負(fù)載。如果負(fù)載電容比較大，驅(qū)動電路要把電容充電、放電，才能完成信號的跳變，在上升沿比較陡峭的時候，電流比較大，這樣驅(qū)動的電流就會吸收很大的電源電流，由于電路中的電感，電阻(特別是芯片管腳上的電感，會產(chǎn)生反彈)，這種電流相對于正常情況來說實際上就是一種噪聲，會影響前級的正常工作。這就是耦合。 去耦電容就是起到一個電池的作用，滿足驅(qū)動電路電流的變化，避免相互間的耦合干擾。

　　三.為什么用的是0.1uf 大小的電容，這個值有沒有要求?

　　有源器件在開關(guān)時產(chǎn)生的高頻開關(guān)噪聲將沿著電源線傳播。去耦電容的主要功能就是提供一個局部的直流電源給有源器件，以減少開關(guān)噪聲在板上的傳播和將噪聲引導(dǎo)到地。

　　去耦電容在集成電路電源和地之間有兩個作用：一方面是本集成電路的蓄能電容，另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲。數(shù)字電路中典型的去耦電容值是0.1μF。這個電容的分布電感的典型值是5μH。0.1μF的去耦電容有5nH的分布電感，它的并行共振頻率大約在7MHz左右，計算方法為

　　也就是說，對于10MHz以下的噪聲有較好的去耦效果，對40MHz以上的噪聲幾乎不起作用。1μF、10μF的電容，并行共振頻率在2MHz以上，去除高頻噪聲的效果要好一些。每10片左右集成電路要加一片充放電電容，或1個蓄能電容，可選10μF左右。最好不用電解電容，電解電容是兩層薄膜卷起來的，這種卷起來的結(jié)構(gòu)在高頻時表現(xiàn)為電感。要使用鉭電容或聚碳酸酯電容。去耦電容的選用并不嚴(yán)格，其電容值可按C=1/F來計算，即10MHz取0.1μF，100MHz取0.01μF。