电容的滤波、去耦、旁路作用

滤波电容、去耦电容、旁路电容作用

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。

?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。

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。

?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。

在一个大的电容上还并联一个小电容的原因

发表于 2006-11-20 12:19:03

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

退耦电容和旁路电容

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。旁路电容不是理论概念，而是一个经常使用的实用方法，在50 -- 60年代，这个词也就有它特有的含义，现在已不多用。电子管或者晶体管是需要偏置的，就是决定工作点的直流供电条件。例如电子管的栅极相对于阴极往往要求加有负压，为了在一个直流电源下工作，就在阴极对地串接一个电阻，利用板流形成阴极的对地正电位，而栅极直流接地，这种偏置技术叫做“自偏”，但是对（交流）信号而言，这同时又是一个负反馈，为了消除这个影响，就在这个电阻上并联一个足够大的点容，这就叫旁路电容。后来也有的资料把它引申使用于类似情况。

电容分基本上可为两大类：耦合电容，储能电容。

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0.1μF。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。

从去耦（也叫退耦）和旁路的结果上区分为

去耦：

电路系统中变化的电流对系统供电电源里的电源内阻起作用，从而导致电源向电路输出实际电压产生抖动。

如果从电源引出一个较小的电阻，该电阻串联一个电容到地，该阻容节点就可以为需要退耦的电子元器件供电了。虽然该阻容节点上的电位有所下降，但在该节点上的电压却会趋于稳定。这是RC积分网络的典型应用实例。该电容就是退耦电容。

有时我们从电路上看不到这个从电源引出的小电阻，那是因为有电路板铜箔在当作小电阻使用。因为除了到绝对0温度时，世界上不存在真正0欧姆的电阻。

这就是去耦。由此可见，去耦是为了尽可能的获得稳定的供电电压的。主要是针对电源内阻而设置的，如果电源内阻为0，并且电路板铜箔电阻为0，那就真的不需要设置退耦回路了。

旁路：

一个待处理的信号往往因其他各种因素（典型的如干扰）或多或少会夹杂有无用的成分，如果我们在该信号上并联一个适当的电容器到地，那么就能压缩比该有用信号的频率高的信号，而对该有用信号不压缩或压缩的少些。这样，有用的信号顺利通过，而无用的高频信号却被“旁路”到地了。这就是旁路名称的由来。

那么比该有用信号的频率低的信号难道就不需要旁路（压缩）了吗？是这样的。

1.可用串联电容将有用信号耦合到后级，较低频率的信号不容易通过该串联电容，到后级时再旁路。

2.较低频率的信号不容易干扰较高频率有用的信号（需要电容旁路的无用

信号频率更高）。我们只是听说过调制信号可调制载波信号，而不是载波信号去调制调制信号。

由此可见，旁路是针对待处理的信号的（去耦是针对供电电源的）。

旁路主要是为了减少电源上的噪声对器件本身的干扰，退耦是为了减少器件产生的噪声对电源的干扰。

当芯片内部进行开关动作或输出发生变化时，需要瞬时从电源线上抽取较大电流，该瞬时的大电流可能导致电源线上电压的降低，从而引起自身对其他器件的干扰，为了减少这种干扰，需要在芯片附近设置一个储电的小水池，以提供这种瞬时的大电流能力。