关于耦合电容、滤波电容、去耦电容、旁路电容作用

耦合电容器主要的作用是隔离直流信号。电容的阻抗和信号的频率成反比,信号的频率越高,衰减越小。理论上,对于直流信号的阻抗是无穷大。很多场合需要放大的是交流信号,所以,会用耦合电容去掉信号中的直流部分。
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

耦合指从一个电路部分到另一个电路部分的能量传递。耦合电容是把信号(肯定是交流信号)从一部分电路传递到另一部分电路的电容,用电容耦合往往是为了隔去直流信号。
极间电容是指三极管等的基极、发射极、集电极任两者之间实际存在的等效电容,从电路上看不到这个电容,是极间实际存在的电容效应的抽象。
旁路电容是用于过滤直流电路中的交流信号(往往噪声或纹波)过滤掉。
综上:耦合电容通过的是有用的信号,旁路电容通过的是无用的信号,而极间电容是对实际存在的电容效应的抽象。

 

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。 滤波电容,这是我们通常用在电源整流以后的电容,它是把整流电路交流整流成脉动直流,通过充放电加以平滑的电容,这种电容一般都是电解电容,而且容量较大,在微法级。

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。去耦电容,是把输出信号的干扰作为滤除对象,去耦电容相当于电池,利用其充放电,使得放大后的信号不会因电流的突变而受干扰。它的容量根据信号的频率、抑制波纹程度而定。 

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。旁路电容,是把输入信号中的高频成份加以滤除,主要是用于滤除高频杂波的,通常用瓷质电容、涤纶电容,容量较小,在皮法级。

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提供局部化的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)。旁路电容(Bypass Capacitor)。电容的一个重要的电器特性是”通交流,隔直流”,旁路电容的作用就是将系统中的高频噪声旁路到GND。一般是在电源引脚和GND之间并联一些容值较小的(典型值0.1uF)电容,滤除高频噪声是旁路电容最主要的功能其实本质也是电容作为一个电能的储能器件,在两极板间电压差很快增大时,给电容充电;电压差减小时,电容放电。

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。

去耦电容与旁路电容的区别在于:”旁路电容是把输入信号中的干扰作为滤除对象,而去耦电容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。去耦电容对于解决这种问题的作用就是充当储能电池的作用,满足驱动电路的电流变化,从而避免相互之间的耦合干扰。去耦电容有两种作用。第一是与旁路电容相似的功能,旁路掉器件输出的高频噪声;第二是充当储能电容,在负载所需电流突然增大时提供电能,满足驱动电路的电流变化。这一点和Bulk电容的功能有非常类似,
Bulk电容的作用非常明确,就是用于在电源供电负载瞬时需要大电流时,可以为电路提供足够的电流,以保证电源供电电压的稳定,相当于Energy Reservoir。

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。

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补充:电容器选用及使用注意事项:

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。

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。

电源滤波主要利用电容的隔直流、通交流的特性,干扰信号的频率越靠近电容的自谐振频率,干扰信号越容易被电容彻底过滤掉。大容值的电容通常具有较大的等效电感,因而其自谐振频率较小,所以比较适合用于滤除低频干扰噪声;小容值的电容通常等效电感也较小,因此自谐振频率较大,所以适合用于滤除高频干扰噪声。

 

文章转载自:https://www.cnblogs.com/kevinnote/p/10802405.html
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