電容種類繁雜,但無(wú)論再怎么分類,其基本原理都是利用電容對(duì)交變信號(hào)呈低阻狀態(tài)。交變電流的頻率f越高,電容的阻抗就越低。旁路電容起的主要作用是給交流信號(hào)提供低阻抗的通路;去耦電容的主要功能是提供一個(gè)局部的直流電源給有源器件,以減少開(kāi)關(guān)噪聲在板上的傳播和將噪聲引導(dǎo)到地,加入去耦電容后電壓的紋波干擾會(huì)明顯減小;濾波電容常用于濾波電路中。
對(duì)于理想的電容器來(lái)說(shuō),不考慮寄生電感和電阻的影響,那么在電容設(shè)計(jì)上就沒(méi)有任何顧慮,電容的值越大越好。但實(shí)際情況卻相差很遠(yuǎn),并不是電容越大對(duì)高速電路越有利,反而小電容才能被應(yīng)用于高頻。
濾波電容用在電源整流電路中,用來(lái)濾除交流成分,使輸出的直流更平滑。去耦電容用在放大電路中不需要交流的地方,用來(lái)消除自激,使放大器穩(wěn)定工作。旁路電容用在有電阻連接時(shí),接在電阻兩端使交流信號(hào)順利通過(guò)。
1.關(guān)于去耦電容蓄能作用的理解
(1)去耦電容主要是去除高頻如RF信號(hào)的干擾,干擾的進(jìn)入方式是通過(guò)電磁輻射。而實(shí)際上,芯片附近的電容還有蓄能的作用,這是第二位的。你可以把總電源看作水庫(kù),我們大樓內(nèi)的家家戶戶都需要供水,這時(shí)候,水不是直接來(lái)自于水庫(kù),那樣距離太遠(yuǎn)了,等水過(guò)來(lái),我們已經(jīng)渴的不行了。實(shí)際水是來(lái)自于大樓頂上的水塔,水塔其實(shí)是一個(gè)buffer的作用。如果微觀來(lái)看,高頻器件在工作的時(shí)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(zhǎng),在頻率很高的情況下,阻抗Z=i*wL+R,線路的電感影響也會(huì)非常大,會(huì)導(dǎo)致器件在需要電流的時(shí)候,不能被及時(shí)供給。而去耦電容可以彌補(bǔ)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(gè)去耦電容,這樣交流分量就從這個(gè)電容接地。
(2)有源器件在開(kāi)關(guān)時(shí)產(chǎn)生的高頻開(kāi)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(gè)局部的直流電源給有源器件,以減少開(kāi)關(guān)噪聲在板上的傳播和將噪聲引導(dǎo)到地。
2.旁路電容和去耦電容的區(qū)別
去耦:去除在器件切換時(shí)從高頻器件進(jìn)入到配電網(wǎng)絡(luò)中的RF能量。去耦電容還可以為器件提供局部化的DC電壓源,它在減少跨板浪涌電流方面特別有用。
旁路:從元件或電纜中轉(zhuǎn)移出不想要的共模RF能量。這主要是通過(guò)產(chǎn)生AC旁路消除無(wú)意的能量進(jìn)入敏感的部分,另外還可以提供基帶濾波功能(帶寬受限)。
我們經(jīng)??梢钥吹?,在電源和地之間連接著去耦電容,它有三個(gè)方面的作用:一是作為本集成電路的蓄能電容;二是濾除該器件產(chǎn)生的高頻噪聲,切斷其通過(guò)供電回路進(jìn)行傳播的通路;三是防止電源攜帶的噪聲對(duì)電路構(gòu)成干擾。
在電子電路中,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。對(duì)于同一個(gè)電路來(lái)說(shuō),旁路(bypass)電容是把輸入信號(hào)中的高頻噪聲作為濾除對(duì)象,把前級(jí)攜帶的高頻雜波濾除,而去耦(decoupling)電容也稱退耦電容,是把輸出信號(hào)的干擾作為濾除對(duì)象。