旁路、耦合、退耦电容的选取

合集下载

耦合电容和旁路电容

耦合电容和旁路电容

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电容值越大,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。

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。

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。

电容的选用

电容的选用

电容器的选用一、选用电容器的基本思路:1、选用电容器时首先要满足电子设备对电容器主要参数的要求。

不管是电解电容器、纸介电容器、瓷介电容器等它们的主要技术参数均是标称容量和允许偏差,额定工作电压,绝缘电阻,能量损耗,使用环境温度和温度系数等。

有的还要考虑工作频率范围。

这些参数中最主要的是标称容量与允许偏差、额定工作电压和绝缘电阻。

第二、选用的电容器的额定工作电压要符合电路要求。

第三、优先选用绝缘电阻大、介质损耗小、漏电流小的电容器。

比如,在振荡电路,中频回路、滤波电路等,要求损耗要尽量小,这可以改善电路的性能。

在晶体管收音机的输入回路、本振回路、彩电的滤波电路、开关电源电路等应选用温度系数小的电容器。

另外,在选用高频电路的电容器时,要考虑电容器的频率特性。

因电容器在高频应用时,电量、介电常数随频率的增大而减小,其损耗增加。

所以,在选用混频电路、中放电路及振荡电路的电容器要考虑其高频特性。

高频性能较好的电容器有云母电容器和CC1型、CC2型、CC11型等瓷介电容器,它们具有工作频率高、电容量随外界条件变化小等优点。

这些电容器适合彩电的滤波电路,调谐等电路选用。

电容器的选用不仅要考虑上述电容器的电性能参数,还要考虑使用环境条件、电子设备电路特点、体积以及成本等情况。

2、选用电容器时,要选用符合电路要求的类型。

什么电路,什么情况,什么条件使用什么电容,都要认真选择。

比如,在中频电路中可选用金属纸介和有机薄膜电容器。

在高频电路中,应选用CC型瓷介电容器、云母电容器。

在高压电路中可选用高压瓷介电容器、云母电容器等。

调谐电路中可选用小型密封可变电容器、空气介质电容等。

要求可靠性高、稳定性高的电路,可选用云母电容器、独石瓷介电容器等。

3、选用电容器时,最后还要从电容器的外表面和形状上考虑。

各类电容器均有多种形状,有管状的。

筒形的、圆形的、方形的柱形的等。

选用时也要根据实际情况来选拔电容器的形状,同时还要注意选用其表面光滑,完整无缺,标志清楚,引线不松动的电容器。

去耦电容、旁路电容、滤波电容的选择和区别

去耦电容、旁路电容、滤波电容的选择和区别

区别去耦电容去除在期间切换时从⾼高配到配电⽹网中的RF能量量储能作⽤用,供局部化的直流电源,减少跨板浪涌电流在VCC 引脚通常并联⼀一个去耦电容,电容同交隔直将交流分量量从这个电容接地有源器器件在开关时产⽣生的⾼高频开关噪声江燕电源线传播,去耦电容就是提供⼀一个局部的直流给有源器器件,减少开关噪声在板上的传播并且能将噪声引导到地。

如果主要是为了了增加电源和地的交流耦合,减少交流信号对电源的影响,就可以称为去耦电容;旁路路电容从元件或电缆中转移出不不想要的共模 RF 能量量。

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

在电路路中,如果电容起的主要作⽤用是给交流信号提供低阻抗的通路路,就称为旁路路电容;电⼦子电路路中,去耦电容和旁路路电容都是起到抗⼲干扰的作⽤用,电容所处的位置不不同,称呼就不不⼀一样了了。

对于同⼀一个电路路来说,旁路路(bypass)电容是把输⼊入信号中的⾼高频噪声作为滤除对象,把前级携带的⾼高频杂波滤除,⽽而去耦 (decoupling)电容也称退耦电容,是把输出信号的⼲干扰作为滤除对象。

滤波电容选择经过整流桥以后的是脉动直流,波动⽅方位很⼤大,后⾯面⼀一般⽤用⼤大⼩小两个电容⼤大电容⽤用来稳定输出,因为电容两端电压不不能突变,可以使输出平滑,⼩小电容⽤用来滤除⾼高频⼲干扰,使输出电压纯净,电容越⼩小,谐振频率越⾼高,可滤除的⼲干扰频率越⾼高容量量的选择⼤大电容,负载越重,吸收电流的能⼒力力越强,这个⼤大电容的容量量就要越⼤大⼩小电容,凭经验,⼀一般104 即可1、电容对地滤波,需要⼀一个较⼩小的电容并联对地,对⾼高频信号提供了了⼀一个对地通路路。

2、电源滤波中电容对地脚要尽可能靠近地。

3、理理论上说电源滤波⽤用电容越⼤大越好,⼀一般⼤大电容滤低频波,⼩小电容滤⾼高频波。

4、可靠的做法是将⼀一⼤大⼀一⼩小两个电容并联,⼀一般要求相差两个数量量级以上,以获得更更⼤大的滤波频段.滤波电容电源和地直接连接去耦电容1.为本集成电路路蓄能电容2.滤除该期间产⽣生的⾼高频噪声,切断其通过供电回路路进⾏行行传播的通路路3.防⽌止电源携带的噪声对电路路构成⼲干扰滤波电容的选⽤用原则在电源设计中,滤波电容的选取原则是: C≥2.5T/R其中: C 为滤波电容,单位为UF; T 为频率, 单位为Hz,R 为负载电阻,单位为Ω当然,这只是⼀一般的选⽤用原则,在实际的应⽤用中,如条件(空间和成本)允许,都选取C≥5T/R.PCB制版电容的选择⼀一般的10PF 左右的电容⽤用来滤除⾼高频的⼲干扰信号,0.1UF 左右的⽤用来滤除低频的纹波⼲干扰,还可以起到稳压的作⽤用。

旁路电容和去耦电容

旁路电容和去耦电容

旁路电容和去耦电容一、引言旁路电容和去耦电容是电子电路中常见的两种电容器应用。

它们在不同的场景下起到了重要的作用。

本文将从定义、原理、应用以及选型等方面对旁路电容和去耦电容进行详细介绍。

二、旁路电容1. 定义旁路电容,又称旁路电容器,是指将电容器连接在电路中,以提供低阻抗路径来滤除高频噪声的装置。

其作用是将高频信号引到地,使其不进入到灵敏的电路中,从而保证电路的正常工作。

2. 原理旁路电容的原理是利用电容器的阻抗与频率成反比的特性。

在高频信号下,电容器的阻抗较小,相当于一个短路,因此高频信号会优先通过电容器,而不会进入到灵敏的电路中。

而在低频信号下,电容器的阻抗较大,相当于一个开路,所以低频信号可以绕过电容器,进入到灵敏的电路中。

3. 应用旁路电容广泛应用于各种电子设备中,特别是在功放电路、滤波电路和信号处理电路中。

它可以有效地滤除电源中的高频噪声,提高电路的抗干扰能力,保证信号的准确传输。

此外,旁路电容还可以用于电源线路的滤波,降低电源波动对设备的影响。

4. 选型旁路电容的选型需要考虑电容值、耐压、耐温度等因素。

一般来说,电容值越大,对高频信号的旁路作用越好;耐压越高,适用范围越广;耐温度越高,适应环境的能力越强。

因此,在选型时需要根据具体的应用场景来选择合适的旁路电容。

三、去耦电容1. 定义去耦电容,又称绕行电容,是指将电容器连接在电路中,以提供低阻抗路径来平衡电压的装置。

其作用是将电源中的纹波电压补偿掉,保证电路的稳定工作。

2. 原理去耦电容的原理是利用电容器的阻抗与频率成反比的特性。

在电源中存在纹波电压时,电容器的阻抗较小,相当于一个短路,因此纹波电压会优先通过电容器,而不会进入到电路中。

而在直流信号下,电容器的阻抗较大,相当于一个开路,所以直流信号可以绕过电容器,进入到电路中。

3. 应用去耦电容广泛应用于各种电子设备中,特别是在功放电路、放大器电路和稳压电路中。

它可以有效地补偿电源中的纹波电压,提高电路的稳定性,保证信号的可靠传输。

什么是旁路电容?什么是去耦电容?它们有什么区别和联系?

什么是旁路电容?什么是去耦电容?它们有什么区别和联系?

什么是旁路电容?什么是去耦电容?它们有什么区别和联系?一、旁路电容在电路中,如果希望将某一频率以上或全部交流成分的信号去掉,那么便可以使用滤波电容。

习惯上,通常将少部分只有滤波作用的电容器称为旁路电容器(Bypass Capacitors)或者傍路电容器。

例如,在晶体管的射极电阻或真空管的阴极电阻上并联的电容器,就被称为旁路电容(因为交流信号是经该电容器而进入接地端的);又如在电源电路中,除了数千微法的平滑滤波或反交联电容之外,通常也用零点几微法的高频电容来将高频旁路(实际上,此高频旁路电容也可被视为高频滤波及反交联电容)。

旁路电容的应用电路如下图所示。

二、去耦电容在电子电路中,经常会看到在集成电路的电源引脚附近有一个电解电容器,这个电容器就是去耦合电容器,简称去耦电容(Decoupling Capacitors),又称退耦电容器。

去耦电容器通常有两个作用:一个是蓄能;一个是去除高频噪声。

去耦电容器主要是去除高频,如RF信号的干扰。

干扰的进入方式是通过电磁辐射。

为什么说去耦电容具有蓄能的作用呢?举个简单的例子,我们就能很容易地明白了:我们可以把总电源看作一个水库,我们大楼内的家家户户都需要供水,这时,水不是直接来自于水库,那样距离太远啦,等水过来,我们已经渴的不行了,实际上我们用的水来自于大楼附近的水塔。

集成电路在工作的时候,其电流是不连续的,而且频率很高,而集成电路的电源引脚到总电源有一段距离,即便距离不长,在频率很高的情况下,阻抗也会很大(线路的电感影响非常大),这样会导致器件在需要电流的时候,不能及时供给,而去耦电容器可以弥补此不足,这也是为什么很多电路板在高频器件电源引脚处放置小电容的原因之一。

集成电路内部的开关在工作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集成电路,以减少开关噪声在电路板的传播并将噪声引导到地。

去耦电容器还可以防止电源携带的噪声对电路构成干扰,在设计电路时,去耦电容应放置在电源入口处,连线应尽可能短。

电源电路中旁路和退耦

电源电路中旁路和退耦

1)去藕(电源端)去耦电容一般是接在正负电源之间,滤波作用.(也是一个牛人)说过在对电源布线的时候,优先让电源导线经过去耦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(c对高频阻力小,将之泻至GND)。

1.数字电路中,当电路从一个状态转换为另一种状态时,就会在电源线上产生一个很大的尖峰电流,形成瞬变的噪声电压。

,会影响前级的正常工作。

这就是耦合。

对于噪声能力弱、关断时电流变化大的器件和ROM、RAM等存储型器件,应在芯片的电源线(Vcc)和地线(GND)间直接接入去耦电容。

2.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。

,在频率很高的情况下,阻抗Z=i*wL+R,线路的电感阻碍电流的作用非常大,会导致器件在需要电流的时候,不能被及时供给,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。

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。

开关电源中各类电容的正确选择方法

开关电源中各类电容的正确选择方法

开关电源中各类电容的正确选择方法深圳市森树强电子科技有限公司电容可用来减少纹波并吸收开关稳压器产生的噪声,它还可以用于后级稳压,提高设备的稳定性和瞬态响应能力。

电源输出中不应出现任何纹波噪声或残留抖动。

这些电路常采用钽电容来降低纹波,但钽电容有可能受到开关稳压器的噪声影响而产生不安全的瞬变现象。

为保证可靠工作,必须降低钽电容的额定电压。

例如,额定值为10uF/35V的D型钽电容,工作电压应降低到17V,如果用在电源输入端过滤纹波,额定35V钽电容可在高达17V的电压导轨上可靠地工作。

高压电源总线系统一般很难达到额定电压降低50%的指标。

这种情况限制了钽电容用于电压导轨大于28V的应用。

目前,由于钽电容需要被降额使用,高压滤波应用唯一可行的办法是采用体积较大且带引线的电解电容,而不是钽电容。

大电容是退耦电容,即相当于给下级IC提供了一个电荷水池,大电容电压不突变,所以,如果下级IC的IO口转换剧烈,需要大电流时,从退耦电容中提取电流,不会拉低开关电源电压,从这个意义讲,大电容免除下级IC对电源的影响。

小电容是作用正好相反,是滤波电容,即电源电压通过整形滤波之后出来的电压仍不可避免的有各次波谐波分量,即有交流分量,所以小电容是免除电压波动对下级IC的影响的。

1、EMI滤波电容的选择能滤除电网线之间的串模干扰的电容器,称作“X电容”(一般选择X2,常用容量范围是1nF~1uF,并联在电网之间)能滤除由一次绕组、二次绕组耦合电容产生的共模干扰电容器,称作“Y 电容”,一端接一次侧直流高压,另一端接二次侧公共端(用于滤除10~200MHz 频段的高频干扰,因此需要用短引线连接,常用容量范围是1~2.2nF 耐压值一般不低于1.5kV)2、旁路电容和去耦电容去耦电容在集成电路的电源和地之间有两个作用:2.1、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0.1uF,最好不用电解电容,去耦电容的选用经验算法:C=1/F,即10MHz 取0.1uF,100MHz 取0.01uF)在电子电路中,旁路电容和去耦电容都是起到抗干扰的作用,因为电容处的位置不一样,称呼也就不一样了。

关于旁路电容和耦合电容详细说明

关于旁路电容和耦合电容详细说明

关于旁路电容和耦合电容详细说明关于旁路电容和耦合电容<详细说明>2010-07-29 14:55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高一条低阻抗泄防途径.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,以与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.<转> 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.电容器选用与使用注意事项: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.在各种滤波与网<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.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>1mF1.7 820 pF 38.50.1 mF 4680 pF 42.50.01 mF 12.6 560 pF 453300 pF 19.3 470 pF 491800 pF 25.5 390 pF 541100 pF 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.~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高一条低阻抗泄防途径.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,以与驱动电流的变化大小来确定.去耦和旁路都可以看作滤波.正如ppxp所说,去耦电容相当于电池,避免由于电流的突变而使电压下降,相当于滤纹波.具体容值可以根据电流的大小、期望的纹波大小、作用时间的大小来计算.去耦电容一般都很大,对更高频率的噪声,基本无效.旁路电容就是针对高频来的,也就是利用了电容的频率阻抗特性.电容一般都可以看成一个RLC串联模型.在某个频率,会发生谐振,此时电容的阻抗就等于其ESR.如果看电容的频率阻抗曲线图,就会发现一般都是一个V形的曲线.具体曲线与电容的介质有关,所以选择旁路电容还要考虑电容的介质,一个比较保险的方法就是多并几个电容.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.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、去耦电容的放置去耦电容应放置于电源入口处,连线应尽可能短.~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.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.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旁路是把前级或电源携带的高频杂波或信号滤除;去藕是为保正输出端的稳定输出<主要是针对器件的工作>而设的"小水塘",在其他大电流工作时保证电源的波动范围不会影响该电路的工作;补充一点就是所谓的藕合:是在前后级间传递信号而不互相影响各级静态工作点的元件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.~`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.旁路电容可将混有高频电流和低频电流的交流电中的高频成分旁路掉的电容,称做"旁路电容".例如当混有高频和低频的信号经过放大器被放大时,要求通过某一级时只允许低频信号输入到下一级,而不需要高频信号进入,则在该级的输出端加一个适当大小的接地电容,使较高频率的信号很容易通过此电容被旁路掉<这是因为电容对高频阻抗小>,而低频信号由于电容对它的阻抗较大而被输送到下一级放大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.~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.~作为一名新手,经常接触到旁路电容和去耦电容的概念,但却搞不清楚他们的区别和作用.一般设计的板子上IC的每个电源管脚附近都会放置一个电容作去耦电容,以减小电源阻抗?那么此IC的某些高速信号是否会把此电容作为高频电流的旁路电容呢?请大侠详细解释一下旁路电容和去耦电容.我认为去耦电容和旁路电容没有本质的区别,电源系统的电容本来就有多种用途,从为去除电源的耦合噪声干扰的角度看,我们可以把电容称为去耦电容<Decoupling>,如果从为高频信号提供交流回路的角度考虑,我们可以称为旁路电容<By-pass>.而滤波电容则更多的出现在滤波器的电路设计里.电源管脚附近的电容主要是为了提供瞬间电流,保证电源/地的稳定,当然,对于高速信号来说,也有可能把它作为低阻抗回路,比如对于CMOS电路结构,在0-1的跳变信号传播时,回流主要从电源管脚流回,如果信号是以地平面作为参考层的话,在电源管脚的附近需要经过这个电容流入电源管脚.所以对于PDS<电源分布系统>的电容来说,称为去耦和旁路都没有关系,只要我们心中了解它们的真正作用就行了。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

旁路、退耦、耦合电容的选取
高手和前辈们总是告诉我们这样的经验法则:“在电路板的电源接入端放置一个1~10μF 的电容,滤除低频噪声;在电路板上的电源与地线之间放置一个0.01~0.1μF 的电容,滤除高频噪声。

”在书店里能够得到的大多数的高速PCB 设计、高速数字电路设计的经典教程中也不厌其烦的引用该首选法则(老外俗称Rule of Thumb )。

但是为什么要这样使用呢?各位看官,如果你是电路设计高手,你可以去干点别的更重要的事情了,因为以下的内容仅是针对我等入门级甚至是门外级菜鸟。

做电路的人都知道需要在芯片附近放一些小电容,至于放多大?放多少?怎么放?将该问题讲清楚的文章很多,只是比较零散的分布于一些前辈的大作中。

鄙人试着采用拾人牙慧的方法将几个问题放在一起讨论,希望能加深对该问题的理解;如果很不幸,这些对你的学习和工作正好稍有帮助,那我不胜荣幸的屁颠屁颠的了。

(以上有些话欠砍,在此申明以上不是我所写)
什么是旁路?
旁路(Bypass ),在电路中为了改变某条支路的频率特性,使得它在某些频段内存在适当的阻值,而在另一些频段内则处于近似短路的状态,于是便产生了旁路电容的概念。

旁路电容之所以为旁路电容,是因为它旁边还存在着一条主路,
而并不是某些电容天生就是用来做旁路电容的,也就是说什
么种类的电容都可以用来做旁路电容,关键在于电容容值的
大小合适与否。

旁路电容并不是电解电容或是陶瓷电容的专
利。

之所以低频电路中多数旁路电容都采用电解电容原因在
于陶瓷电容容值难以达到所需要的大小。

使用旁路电容的目的就是使旁路电容针对特定频率以上
的信号相对于主路来说是短路的。

如图形式:要求旁路电容需要取值的大小;
已知:1、旁路电容要将流经电阻R 的频率高于f 的交流信号近似短路。

求旁路电容的大小?
Ic Ir
解:旁路电容C 的目的就是在频率f 以上将原本流经R 的绝大多数电流短路;也即频率为f 时,容抗远小于电阻值;
12R f C π∙
12C f R π⇒∙ 当f=1khz ,R=1k 时,C 应该远大于0.16uf 。

因此取47uf 已近很足够了,当然再大一点也不为过,100uf 都还算能接受,电容适当增大可以使得旁路更充分,而且在给定频率以上支路的品质因数更低,也就使得整个支路表现出来的容性更弱,支路对信号相位的影响更小,笔者认为旁路电容的值在上述计算值的100到1000倍都可以接受。

不过如果要是大于上式计算出的值的5000倍就不太好了。

不过再大也不会得到多少回报,甚至有可能带来不好的后果,因为实际的电容永远都不是一个纯粹的电容。

电容越大带来的其分布电感也将更显著。

什么是耦合?
耦合,有联系的意思。

单元电路级联时,中间如果采用的是电容来传递信号,能量通过电容从前级传至后级,则此电容即耦合电容,作为耦合电容就应当使得两级的直流信号无法串通,只有交流信号得以通过,正因为如此使得静态的设置不相互影响,那么耦合电容该如何设定呢?
已知:如图,Rs 表征了前级的输出电阻,R
表征了后级的输入电阻,级间传递的信号频率
在f 以上求C 的大小。

解:要求信号尽可能多的传到R 则C 的容
抗应当远小于R 即:
1122R C f C f R ππ⇒∙∙
如果R=5000,需要传输的信号频率为1000hz以上,则C=0.032uf
因此3.2uf便可以了,当然适当大点会更好啊,一般的电路输入电阻求起来不是一下两下的是,因而笔者建议将输入电阻取个大概的较小的值然后估算出电容的值,稍微大一点,不会有问题。

由上式可知C的大小不受Rs的影响。

那么Rs到底影响了什么呢?当Rs较大时,R便相对更小,前级信号传递到后级的电压值更小,也就是Rs太大,或是R太小,那么增加电容的值(即加深级间耦合的程度)也无法挽回大局,电压信号还是会降低很多。

什么是退耦?
退耦(Decouple),最早用于多级电路中,为保证前后级间传递信号而不互相影响各级静态工作点的而采取的措施。

在电源中退耦表示,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,从而引起对自身和其他器件的干扰。

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。

在电源电路中,旁路和退耦都
是为了减少电源噪声。

旁路主要是
为了减少电源上的噪声对器件本身
的干扰(自我保护);退耦是为了
减少器件产生的噪声对电源的干扰
(家丑不外扬)。

有人说退耦是针对低频、旁路是针对高频,我认为这样说是不准确的,高速芯片内部开关操作可能高达上GHz,由此引起对电源线的干扰明显已经不属于低频的范围,为此目的的退耦电容同样需要有很好的高频特性。

本文并不刻意区分退耦和旁路,认为都是为了滤除噪声,而不管该噪声的来源。

退耦电路的形式当然不只上面图示的那样,退耦电路就一个作用就是稳定电源的电压,使电源电压不发生动摇,如果电源电压都动摇了,那么整个电路的静态都在摇,势必使得输出的信号不理想。

退耦,顾名思义就是减退耦合,使得电源与后级,后级的级与级之间没有交流信号的串扰,如此而已,而之所以用两个电容只是为了达到优势互补,达到较好的隔交流的作用。

如有错漏。

就跟我说说,谢谢。

相关文档
最新文档