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《旁路、耦合、退耦電容的選取》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、旁路、退耦、耦合電容的選取高手和前輩們總是告訴我們這樣的經(jīng)驗(yàn)法則：“在電路板的電源接入端放置一個(gè)1～10μF的電容，濾除低頻噪聲；在電路板上的電源與地線之間放置一個(gè)0.01～0.1μF的電容，濾除高頻噪聲?！痹跁?shū)店里能夠得到的大多數(shù)的高速PCB設(shè)計(jì)、高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)的經(jīng)典教程中也不厭其煩的引用該首選法則（老外俗稱RuleofThumb）。但是為什么要這樣使用呢？各位看官，如果你是電路設(shè)計(jì)高手，你可以去干點(diǎn)別的更重要的事情了，因?yàn)橐韵碌膬?nèi)容僅是針對(duì)我等入門級(jí)甚至是門外級(jí)菜鳥(niǎo)。做電路的人都知道需要在芯片附近放一些小電容，至于放多大？放
2、多少？怎么放？將該問(wèn)題講清楚的文章很多，只是比較零散的分布于一些前輩的大作中。鄙人試著采用拾人牙慧的方法將幾個(gè)問(wèn)題放在一起討論，希望能加深對(duì)該問(wèn)題的理解；如果很不幸，這些對(duì)你的學(xué)習(xí)和工作正好稍有幫助，那我不勝榮幸的屁顛屁顛的了。（以上有些話欠砍，在此申明以上不是我所寫(xiě)）什么是旁路？旁路（Bypass），在電路中為了改變某條支路的頻率特性，使得它在某些頻段內(nèi)存在適當(dāng)?shù)淖柚担诹硪恍╊l段內(nèi)則處于近似短路的狀態(tài)，于是便產(chǎn)生了旁路電容的概念。旁路電容之所以為旁路電容，是因?yàn)樗赃呥€存在著一條主路，而并不是某些電容天生就是用來(lái)做旁路電容的
3、，也就是說(shuō)什么種類的電容都可以用來(lái)做旁路電容，關(guān)鍵在于電容容值的大小合適與否。旁路電容并不是電解電容或是陶瓷電容的專利。之所以低頻電路中多數(shù)旁路電容都采用電解電容原因在于陶瓷電容容值難以達(dá)到所需要的大小。使用旁路電容的目的就是使旁路電容針對(duì)特定頻率以上的信號(hào)相對(duì)于主路來(lái)說(shuō)是短路的。如圖形式：要求旁路電容需要取值的大??；已知：1、旁路電容要將流經(jīng)電阻R的頻率高于f的交流信號(hào)近似短路。求旁路電容的大小?解：旁路電容C的目的就是在頻率f以上將原本流經(jīng)R的絕大多數(shù)電流短路；也即頻率為f時(shí)，容抗遠(yuǎn)小于電阻值；當(dāng)f=1khz，R=1k時(shí)，C應(yīng)
4、該遠(yuǎn)大于0.16uf。因此取47uf已近很足夠了，當(dāng)然再大一點(diǎn)也不為過(guò)，100uf都還算能接受，電容適當(dāng)增大可以使得旁路更充分，而且在給定頻率以上支路的品質(zhì)因數(shù)更低，也就使得整個(gè)支路表現(xiàn)出來(lái)的容性更弱，支路對(duì)信號(hào)相位的影響更小，筆者認(rèn)為旁路電容的值在上述計(jì)算值的100到1000倍都可以接受。不過(guò)如果要是大于上式計(jì)算出的值的5000倍就不太好了。不過(guò)再大也不會(huì)得到多少回報(bào)，甚至有可能帶來(lái)不好的后果，因?yàn)閷?shí)際的電容永遠(yuǎn)都不是一個(gè)純粹的電容。電容越大帶來(lái)的其分布電感也將更顯著。什么是耦合？耦合，有聯(lián)系的意思。單元電路級(jí)聯(lián)時(shí)，中間如果采用
5、的是電容來(lái)傳遞信號(hào)，能量通過(guò)電容從前級(jí)傳至后級(jí)，則此電容即耦合電容，作為耦合電容就應(yīng)當(dāng)使得兩級(jí)的直流信號(hào)無(wú)法串通，只有交流信號(hào)得以通過(guò)，正因?yàn)槿绱耸沟渺o態(tài)的設(shè)置不相互影響，那么耦合電容該如何設(shè)定呢？已知：如圖，Rs表征了前級(jí)的輸出電阻，R表征了后級(jí)的輸入電阻，級(jí)間傳遞的信號(hào)頻率在f以上求C的大小。解：要求信號(hào)盡可能多的傳到R則C的容抗應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)小于R即：如果R=5000，需要傳輸?shù)男盘?hào)頻率為1000hz以上，則C=0.032uf因此3.2uf便可以了，當(dāng)然適當(dāng)大點(diǎn)會(huì)更好啊，一般的電路輸入電阻求起來(lái)不是一下兩下的是，因而筆者建議將輸入電
6、阻取個(gè)大概的較小的值然后估算出電容的值，稍微大一點(diǎn)，不會(huì)有問(wèn)題。由上式可知C的大小不受Rs的影響。那么Rs到底影響了什么呢？當(dāng)Rs較大時(shí)，R便相對(duì)更小，前級(jí)信號(hào)傳遞到后級(jí)的電壓值更小，也就是Rs太大，或是R太小，那么增加電容的值（即加深級(jí)間耦合的程度）也無(wú)法挽回大局，電壓信號(hào)還是會(huì)降低很多。什么是退耦？退耦（Decouple），最早用于多級(jí)電路中，為保證前后級(jí)間傳遞信號(hào)而不互相影響各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)的而采取的措施。在電源中退耦表示，當(dāng)芯片內(nèi)部進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作或輸出發(fā)生變化時(shí)，需要瞬時(shí)從電源線上抽取較大電流，該瞬時(shí)的大電流可能導(dǎo)致電源線上電
7、壓的降低，從而引起對(duì)自身和其他器件的干擾。為了減少這種干擾，需要在芯片附近設(shè)置一個(gè)儲(chǔ)電的“小水池”以提供這種瞬時(shí)的大電流能力。在電源電路中，旁路和退耦都是為了減少電源噪聲。旁路主要是為了減少電源上的噪聲對(duì)器件本身的干擾（自我保護(hù)）；退耦是為了減少器件產(chǎn)生的噪聲對(duì)電源的干擾（家丑不外揚(yáng)）。有人說(shuō)退耦是針對(duì)低頻、旁路是針對(duì)高頻，我認(rèn)為這樣說(shuō)是不準(zhǔn)確的，高速芯片內(nèi)部開(kāi)關(guān)操作可能高達(dá)上GHz，由此引起對(duì)電源線的干擾明顯已經(jīng)不屬于低頻的范圍，為此目的的退耦電容同樣需要有很好的高頻特性。本文并不刻意區(qū)分退耦和旁路，認(rèn)為都是為了濾除噪聲，而不管
8、該噪聲的來(lái)源。退耦電路的形式當(dāng)然不只上面圖示的那樣，退耦電路就一個(gè)作用就是穩(wěn)定電源的電壓，使電源電壓不發(fā)生動(dòng)搖，如果電源電壓都動(dòng)搖了，那么整個(gè)電路的靜態(tài)都在搖，勢(shì)必使得輸出的信號(hào)不理想。退耦，顧名思義就是減退耦合，使得電源與后級(jí)，后級(jí)的級(jí)與級(jí)之間沒(méi)
