退耦电容原理--具体接法--运放自激原理
去耦电容的工作原理
去耦电容的工作原理
嘿，朋友们！今天咱来聊聊去耦电容的工作原理，这玩意儿可神奇啦！
你想想看，电路就像一个热闹的大家庭，各种电子元件就像是家庭成员，大家都在各司其职地忙碌着。
而在这个大家庭里，去耦电容就像是一个贴心的小天使。
电流在电路里跑来跑去，有时候会遇到一些波动和干扰，就像我们走路会遇到小石子一样。
这时候去耦电容就发挥作用啦！它就像一个稳定情绪的高手，能把那些波动和干扰给“抚平”了。
可以把它比作是一个缓冲垫，电流冲过来的时候，它能吸收一部分能量，让电流变得平稳。
比如说，当其他元件突然需要很多电流的时候，去耦电容能快速地释放出储存的电荷，给它们提供支援，就像朋友在你需要帮助的时候立马伸出援手一样。
它总是默默地工作着，不声不响，但却非常重要。
没有它，电路可能就会变得不稳定，出现各种奇怪的问题。
就好像一个人如果没有了平和的心态，就容易变得焦躁不安。
你说它神奇不神奇？它小小的身体里却蕴含着大大的能量。
它能让电路运行得更顺畅，更可靠。
这就好比是一场精彩的演出，去耦电容就是那个在幕后默默保障一切顺利进行的工作人员。
我们在生活中不也需要这样的“去耦电容”吗？当我们遇到困难和挫折，情绪波动的时候，也需要有个东西来帮我们稳定下来，让我们能继续前行。
也许是家人的鼓励，也许是朋友的陪伴，他们就是我们生活中的“去耦电容”呀！
所以说呀，去耦电容虽然看起来不起眼，但真的是太重要啦！我们可得好好珍惜它，就像珍惜我们生活中的那些温暖和支持一样。
你们说是不是呢？。
cmos去耦电容的工作原理
cmos去耦电容的工作原理
CMOS（互补金属氧化物半导体）去耦电容是指在CMOS电路中使
用的去耦电容。
它的工作原理是通过将电容器连接到电路中以去除
电源线上的高频噪声和干扰信号。
在CMOS电路中，由于晶体管的导
通和截止，会产生瞬时的电流波动，这可能会导致电源线上的噪声。
通过添加去耦电容，可以在高频范围内提供额外的电流，从而抑制
这些噪声。
去耦电容的工作原理是利用电容器的特性来吸收和释放电荷，
从而稳定电源线上的电压。
当电路中的晶体管切换时，会产生瞬时
的电流需求，而去耦电容可以提供额外的电流，以满足这种需求，
从而减少电源线上的噪声。
换句话说，去耦电容可以在瞬时电流需
求发生时充当电流储备器，以保持电源线上的稳定电压。
总的来说，CMOS去耦电容的工作原理是利用电容器吸收和释放
电荷来稳定电源线上的电压，从而抑制高频噪声和干扰信号。
这有
助于提高CMOS电路的性能和稳定性。
去耦电容工作原理
去耦电容工作原理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 1~10p F 的电容，滤除低频噪声；在电路板上每一个器件的电源与地线之间放置一个 0.01~0.1p F 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？首先就我的理解介绍两个常用的简单概念。
什么是旁路？旁路(Bypass)，是指给信号中的某些有害部份提供一条低阻抗的通路。
电源中高频干扰是典型的无用成份，需要将其在进入目标芯片之前提前干掉，普通我们采用电容到达该目的。
用于该目的的电容就是所谓的旁路电容 (Bypass Capacitor) ,它利用了电容的频率阻抗特性(理想电容的频率特性随频率的升高，阻抗降低，这个地球人都知道)，可以看出旁路电容主要针对高频干扰 (高是相对的，普通认为 20MHz 以上为高频干扰， 20MHz 以下为低频纹波) 。
什么是退耦？退耦(Decouple)，最早用于多级电路中，为保证先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者输出发生变化时，需要瞬时从电源在线抽取较大电流，该瞬时的大电流可能导致电源在线电压的降低，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，我认为这样说是不许确的，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。
详解退耦电容电路
详解退耦电容电路退耦电路通常设置在两级放大器之间，所以只有多级放大器才有退耦电路，这一电路用来消除多级放大器之间的有害交连。
1.设置退耦电路原因分析退耦电路工作原理之前，需要了解为什么要在多级放大器中设置退耦电路，也就是各级放大器之间为什么会产生有害的级间交连(一种多级电路之间通过电源内阻的有害信号耦合)。
(1)电源内阻对信号影响。
图2-25所示是电源内部电路。
理想情况下直流电压+V端对交流而言接地。
虚线框内是直流电源，由电压源E 和内阻R0串联而成，电流流过这一直流电源时内阻R0上就有压降，当交流信号电流流过这个内阻时也存在交流信号电压降，这个压降是造成电路中有害交连的根本原因所在。
图2-25 电源内部电路(2)多级放大器之间交连概念。
如图2-26所示，VT1和VT2分别构成第一级和第二级共发射极放大器，共发射极放大器的输出信号电压和输入信号电压相位相反。
假设电路中没有退耦电容C1，并假设某瞬间在VT1基极上信号电压在增大，即为+，如电路图中所示，VT1集电极上信号电压相位为−，VT2基极信号电压相位为−，VT2集电极上信号电压相位为+。
由于+V直流电源不可避免地存在内阻R0，VT2集电极信号电流流过R0时，在它上面产生了信号压降，即电路中的B点有信号电压，且相位为+。
图2-26 级间交连示意图电路中B点的正极性交流信号经R3加到A点，A点信号电压相位也为+，通过R1加到VT1基极，使VT1基极信号电压更大，通过上述电路的一系列正反馈，VT1中信号很大而产生自激，出现啸叫声，这是多级放大器中有害交连引起的电路啸叫现象。
重要提示当放大器电路中出现正反馈时，电路就会出现振荡。
这种振荡的频率是单一的，当这一频率落在音频范围内时能听到啸叫声。
当这一振荡频率落在超音频范围内时，将出现超音频振荡，此时听不到啸叫声，但电路中的放大器件会发热，严重时会烧坏放大器件。
2.退耦电容电路图2-27所示是退耦电容电路。
去耦电容原理
去耦电容原理去耦电容是电子电路中常用的一种被动元件，它的作用是去除电源或信号线上的高频噪声，保证电路的稳定工作。
在电子设备中，去耦电容起到了非常重要的作用，下面我们来详细了解一下去耦电容的原理。
首先，我们要了解什么是去耦电容。
去耦电容是一种用于去除电源或信号线上的高频噪声的元件。
在电子设备中，由于电源的不稳定或者其他干扰因素的影响，会导致电路中出现高频噪声，影响电路的正常工作。
而去耦电容的作用就是通过它的电容性质，将高频噪声短接到地，从而保证电路的稳定工作。
其次，去耦电容的原理是什么呢？去耦电容的原理主要是利用了电容器的短接特性。
当电路中出现高频噪声时，去耦电容会将这些高频噪声短接到地，从而使得电路中的高频噪声得到了有效的去除，保证了电路的稳定工作。
同时，去耦电容还能够提供稳定的电压给电路中的其他元件，保证整个电路的正常工作。
另外，去耦电容的选择也是非常重要的。
在实际的电子设计中，我们需要根据电路的需求选择合适的去耦电容。
一般来说，我们需要考虑去耦电容的容值、工作电压、温度特性等因素。
合理选择去耦电容，能够更好地保证电路的稳定性和可靠性。
总的来说，去耦电容作为电子电路中常用的被动元件，其原理主要是利用了电容器的短接特性，通过将高频噪声短接到地来去除电路中的高频噪声，保证电路的稳定工作。
在实际的电子设计中，合理选择去耦电容对于保证电路的稳定性和可靠性非常重要。
希望通过本文的介绍，能够让大家更加深入地了解去耦电容的原理，为电子电路的设计和应用提供帮助。
同时也希望大家在实际的电子设计中能够根据电路的需求合理选择去耦电容，保证电路的稳定工作。
电容退耦原理
（公式 3）
当频率很低时，
远小于
，整个电容器表现为电容性，当频率很高时，
大
于
，
电容器此时表现为电感性，因此“高频时电容不再是电容”，而呈现为电感。当
时，
，此时容性阻抗矢量与感性阻抗之差为 0， 电容的总阻抗最小，表现为纯电阻特性。 该频率点就是电容的自谐振频率。自谐振频率点是区分电容是容性还是感性的分界点，高于谐振频率时， “电容不再是电 容”，因此退耦作用将下降。因此，实际电容器都有一定的工作频率范围，只有在其工作
其中：L 是过孔的寄生电感，单位是 nH。h 为过孔的长度，和板厚有关，单位是英寸。d 为过孔的直径， 单位是英寸。下面就计算一个常见的过孔的寄生电感，看看有多大，以便有一个感性认识。设过孔的长度 为 63mil（对应电路板的厚度 1.6 毫米，这一厚度的电路板很常见），过孔直径 8mil，根据上面公式得：
著名的 TargetImpedance（目标阻抗）
目标阻抗（TargetImpedance）定义为：
（公式 4）
其中： 为要进行去耦的电源电压等级，常见的有 5V、3.3V、1.8V、1.26V、1.2V等。
为
允许的电压波动，在电源噪声余量一节中我们已经阐述过了，典型值为 2.5%。
为负载芯片的最大
在制作电路板时，通常会在负载芯片周围放置很多电容，这些电容就起到电源退耦作用。其原理可用 图 1说明。
图 1去耦电路 当负载电流不变时，其电流由稳压电源部分提供，即图中的 I0，方向如图所示。此时电容两端电压与 负载两端电压一致，电流 Ic为 0，电容两端存储相当数量的电荷，其电荷数量和电容量有关。当负载瞬态 电流发生变化时，由于负载芯片内部晶体管电平转换速度极快，必须在极短的时间内为负载芯片提供足够 的电流。但是稳压电源无法很快响应负载电流的变化，因此，电流 I0不会马上满足负载瞬态电流要求，因 此负载芯片电压会降低。但是由于电容电压与负载电压相同，因此电容两端存在电压变化。对于电容来说 电压变化必然产生电流，此时电容对负载放电，电流 Ic不再为 0，为负载芯片提供电流。根据电容等式：
去耦电容原理
去耦电容原理
嘿，朋友们！今天咱来唠唠去耦电容原理。
你说这去耦电容啊，就像是电路里的小卫士。
咱可以把电路想象成一个热闹的集市，各种信号就像来来往往的人群。
有时候呢，这些人群会挤在一起，互相干扰，这可就麻烦啦！这时候去耦电容就站出来了，它就像个秩序维护员，把那些混乱的信号给梳理得顺顺当当的。
它是怎么做到的呢？简单来说，就是储存电荷和释放电荷啦。
当电路中出现一些突然的电流变化时，去耦电容能快速地响应，把多余的电荷吸收掉，就像一个能随时扩容的小仓库。
等需要的时候呢，它又能把电荷放出来，保证电路的稳定运行。
你想想看，如果没有去耦电容，那电路不就乱套了吗？就好比你在马路上开车，没有交通信号灯，那还不得堵成一锅粥啊！
去耦电容的作用可不仅仅是这么简单哦！它还能降低电源的噪声呢。
就像我们生活中，如果周围一直有嗡嗡的噪音，那多烦人啊。
去耦电容就能把这些讨厌的噪声给“吃掉”，让电路运行得安安静静的。
而且啊，去耦电容就像一个默默奉献的英雄，不声不响地为电路的稳定付出。
它也不需要你特别照顾，就乖乖地在那里发挥着自己的作用。
你说这去耦电容是不是很神奇？它虽然小小的，但是作用可大了去了！它让我们的电子设备能够稳定可靠地工作，要是没有它，那我们的手机、电脑啥的还不知道会出啥毛病呢！
所以啊，可别小看了这去耦电容哦，它可是电子世界里不可或缺的一部分呢！你现在是不是对去耦电容原理有了更清楚的认识啦？。
运放自激的产生原理与解决办法
运放自激的产生原理与解决办法运放产生自激主要原因有以下几个方面：1. 补偿不足。
例如OP37等运放，其补偿量较小，相位裕量较小，当反馈较深时会出现自激现象。
通过测量其开环响应的波特图可知，随着频率的提高，运放的开环增益会下降，如果当增益下降到0db之前，其相位滞后超过180度，则闭环使用必然自激。
2. 电源回馈自激。
从运算放大器的内部结构分析，运放是一个多级放大电路，一般的运放都由三级以上电路组成，前级完成高增益放大和电平转移，第二级完成相位补偿功能，末级实现功率放大。
如果供给运放的电源内阻较大，末级的耗电会造成电源的波动，此波动将影响前级电路的工作，并被前级放大，造成后级电路更大的波动，如此恶性循环，从而产生自激。
3. 输出端信号通过地线耦合到了输入端，从而构成了环路。
如果整个环路的相位裕量不够，就会产生自激。
下面将会详细介绍这种自激产生的原理。
图1 两级反向放大器构成正向放大器图1中S1是信号源，第一级和第二级运放都是反向放大器接法，C是示波器电容，一般为10-20pF，S2为输出端信号通过C和有寄生参数的地线耦合到输入端的干扰信号。
其中S2的产生由图2说明。
图2 输出端信号耦合到输入端Vi是输出端信号，Vo就是S2的反向（S2是通过地线耦合到信号源的负端），可以看出上图是个高通滤波器。
产生自激时Vo一般为Vi的1/10~1/100，因此Vo的相位比Vi的相位延迟90º。
可以得出S2与Vi的相位差为270 º。
两级运放提供90 º的相位差，那么整个环路就构成了360 º的相位，此时单级运放提供45º相位差，也就是在带宽点处，此时的运放增益还是比较大的，很容易产生自激。
解决办法：第一种自激一般出现在单级电路里，是由于运放本身的相位裕量不够造成的，可以采用相位裕量较大的运放。
第二种自激是因为没有做好电源消耦工作，需要在每一级运放的正负电源上加100μF的电解电容并接100nF的陶瓷电容进行滤波。
- 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、"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、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)。
退耦电容原理
所谓退耦，既防止前后电路网络电流大小变化时，在供电电路中所形成的电流冲动对网络的正常工作产生影响。
换言之，退耦电路能够有效的消除电路网络之间的寄生耦合。
退耦滤波电容的取值通常为47~200μF，退耦压差越大时，电容的取值应越大。
所谓退耦压差指前后电路网络工作电压之差。
如下图为典型的RC退耦电路，R起到降压作用：
大家看到图中，在一个大容量的电解电容C1旁边又并联了一个容量很小的无极性电容C2
原因很简单，因为在高频情况下工作的电解电容与小容量电容相比，无论在介质损耗还是寄生电感等方面都有显著的差别（由于电解电容的接触电阻和等效电感的影响，当工作频高于谐振频率时，电解电容相当于一个电感线圈，不再起电容作用）。
在不少典型电路，如电源退耦电路，自动增益控制电路及各种误差控制电路中，均采用了
大容量电解电容旁边并联一只小电容的电路结构，这样大容量电解电容肩负着低频交变信号的退耦，滤波，平滑之作用；而小容量电容则以自身固有之优势，消除电路网络中的中，高频寄生耦合。
在这些电路中的这一大一小的电容均称之为退耦电容。
Re: 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）。
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。
Re:
在电源的输出端并联一个适当的电容，犹如水库的缓冲作用，可以大大减小负载等的波动对电源的影响，这就是退耦作用。
在许多地方，类似的方法用得很多，总的说可以稳定某处的电位，让波动成分“消化”在电容之中，别去影响受保护的电路部分.
一、自激：
你说的是运放的自激吧----运放的自激有多种可能引起:
1. 补偿不足. 例如OP37等运放,在设计时,为了提高
高频响应,其补偿量较小,当反馈较深时会出现自激现象.通过
测量其开环响应的BODE图可知,随着频率的提高,运放的开环增
益会下降,如果当增益下降到0db之前,其相位滞后超过180度,
则闭环使用必然自激.
2. 电源回馈自激.从运算放大器的内部结构分析,他是一个多级
的放大电路,一般的运放都由3级以上电路组成,前级完成高增益
放大和电位的移动,第2级完成相位补偿功能,末级实现功率放大.
如果供给运放的电源的内阻较大,末级的耗电会造成电源的波动,
此波动将影响前级的电路的工作,并被前级放大,造成后级电路更
大的波动,如此恶性循环,从而产生自激.
3. 外界干扰. 确切的说,这并不算自激,但现象和自激相似.输出
产生和输入无关的信号.因为我们处于一个电磁波笼罩的环境之中, 有50Hz和100Hz的工频干扰,数百Hz的中波广播干扰,数MHz的短
波
干扰,几十到几百Hz的电视广播和FM广播干扰,1GHz左右的无线通讯干扰等.如果电路设计屏蔽不佳,干扰自然会引入电路,并被放
大.
如果电路出现自激现象,首先应该判断是哪种原因造成的.第一种
自激出现在运放闭环使用,而且增益较低的情况下,一般只有增益
小于10的情况下才能出现.其实这种自激最好解决,正确的选择运
放即可,对于一些高速运放,其厂家手册中都会注明最低的闭环增益. 与此相反,后两种情况都是在高增益情况下发生,这一点非常
重要,可以准确的判断自激的原因.
相对而言,后两种自激较难解决,本人不谦虚的说,只有具有
一定的模拟电路设计经验,才有可能避免以上情况的发生.基本原
则是尽量增加地线的面积,在运放供电引脚附近,一定是附近增加
高频退偶电容,采用高频屏蔽等方法消除自激,减小干扰.
以上仅够参考
二、电容在电路中的作用：
具有隔断直流、连通交流、阻止低频的特性,广泛应用在耦合、
隔直、旁路、滤波、调谐、能量转换和自动控制等。
1、滤波电容：它接在直流电压的正负极之间，以滤除直流电源中不需要的交流成分，使直流电平滑，通常采用大容量的电解电容，也可以在电路中同时并接其它类型的小容量电容以滤除高频交流电。
2、退耦电容：并接于放大电路的电源正负极之间，防止由电源内阻形成的正反馈而引起的寄生振荡。
3、旁路电容：在交直流信号的电路中，将电容并接在电阻两端或由电路的某点跨接到公共电位上，为交流信号或脉冲信号设置一条通路，
避免交流信号成分因通过电阻产生压降衰减。
4、耦合电容：在交流信号处理电路中，用于连接信号源和信号处理电
路或者作为两放大器的级间连接，用于隔断直流，让交流信号或脉冲信号通过，使前后级放大电路的直流工作点互不影响。
5、调谐电容：连接在谐振电路的振荡线圈两端，起到选择振荡频率的
作用。
6、衬垫电容：与谐振电路主电容串联的辅助性电容，调整它可使振荡
信号频率范围变小，并能显著地提高低频端的振荡频率。
7、补偿电容：与谐振电路主电容并联的辅助性电容，调整该电容能使
振荡信号频率范围扩大。
8、中和电容：并接在三极管放大器的基极与发射极之间，构成负反馈
网络，以抑制三极管极间电容造成的自激振荡。
9、稳频电容：在振荡电路中，起稳定振荡频率的作用。
10、定时电容：在RC时间常数电路中与电阻R串联，共同决定充放电
时间长短的电容。
11、加速电容：接在振荡器反馈电路中，使正反馈过程加速，提高振荡信号的幅度。
12、缩短电容：在UHF高频头电路中，为了缩短振荡电感器长度而串联的电容。
13、克拉波电容：在电容三点式振荡电路中，与电感振荡线圈串联的电容，起到消除晶体管结电容对频率稳定性影响的作用。
14、锡拉电容：在电容三点式振荡电路中，与电感振荡线圈两端并联的电容，起到消除晶体管结电容的影响，使振荡器在高频端容易起振。
15、稳幅电容：在鉴频器中，用于稳定输出信号的幅度。
16、预加重电容：为了避免音频调制信号在处理过程中造成对分频量衰减和丢失，而设置的RC高频分量提升网络电容。
17、去加重电容：为了恢复原伴音信号，要求对音频信号中经预加重
所提升的高频分量和噪声一起衰减掉，设置RC在网络中的电容。
18、移相电容：用于改变交流信号相位的电容。
19、反馈电容：跨接于放大器的输入与输出端之间，使输出信号回输到输入端的电容。
20、降压限流电容：串联在交流回路中，利用电容对交流电的容抗特性，对交流电进行限流，从而构成分压电路。
21、逆程电容：用于行扫描输出电路，并接在行输出管的集电极与发射极之间，以产生高压行扫描锯齿波逆程脉冲，其耐压一般在1500伏
以上。
22、S校正电容：串接在偏转线圈回路中，用于校正显象管边缘的延伸线性失真。
23、自举升压电容：利用电容器的充、放电储能特性提升电路某点的电位，使该点电位达到供电端电压值的2倍。
24、消亮点电容：设置在视放电路中，用于关机时消除显象管上残余亮点的电容。
25、软启动电容：一般接在开关电源的开关管基极上，防止在开启电源时，过大的浪涌电流或过高的峰值电压加到开关管基极上，导致开关管损坏。
26、启动电容：串接在单相电动机的副绕组上，为电动机提供启动移相交流电压，在电动机正常运转后与副绕组断开。
27、运转电容：与单相电动机的副绕组串联，为电动机副绕组提供移
相交流电流。
在电动机正常运行时，与副绕组保持串接。
三、去耦电容的接法：
去耦电容是并在电源与地间的，利用的是电容的充放电效应平滑电源波形，去耦针对的是高频信号，低频则称滤波，波动幅度越大需要的电容容量也越大，只是通常去耦电容对付的高频成份能量都不大，所以小容量电容就可以了，而且小容量电容的制造工艺保证了其具有较低的串联等效电感，因而具有更好的高频特性.。