为什么总是在电路里摆两个0.1uf和0.01uf的电容?
01旁路和去耦
旁路电容(bypass capacitor)和去耦电容(decoupling capacitor)这两个概念在电路中是常见的,但是真正理解起来并不容易。
要理解这两个词汇,还得回到英文语境中去。
bypass在英语中有抄小路的意思,在电路中也是这个意思,如下图所示。
couple在英语中是一对的意思,引申为配对、耦合的意思。如果系统a中的信号引起了系统b中的信号,那么就说a与b系统出现了耦合现象(coupling),如下图所示。而decoupling就是减弱这种耦合的意思。
02电路中的旁路和去耦
如下图中,直流电源power给芯片ic供电,在电路中并入了两个电容。
1)旁路
如果power受到了干扰,一般是频率比较高的干扰信号,可能使ic不能正常工作。
在靠近power处并联一个电容c1,因为电容对直流开路,对交流呈低阻态。
频率较高的干扰信号通过c1回流到地,本来会经过ic的干扰信号通过电容抄近路流到了gnd。这里的c1就是旁路电容的作用。
2)去耦
由于集成电路的工作频率一般比较高,ic启动瞬间或者切换工作频率时,会在供电导线上产生较大的电流波动,这种干扰信号直接反馈到power会使其产生波动。
在靠近ic的vcc供电端口并联一个电容c2,因为电容有储能作用,可以给ic提供瞬时电流,减弱ic电流波动干扰对power的影响。这里的c2起到了去耦电容的作用。
03为什么要用2个电容?
回到本文最开始提到的问题,为什么要用0.1uf和0.01uf的两个电容?
电容阻抗和容抗计算公式分别如下:
容抗与频率和电容值成反比,电容越大、频率越高则容抗越小。可以简单理解为电容越大,滤波效果越好。
那么有了0.1uf的电容旁路,再加一个0.01uf的电容不是浪费吗?
实际上,对一个特定电容,当信号频率低于其自谐振频率时呈容性,当信号频率高于其自谐振频率时呈感性。
当用0.1uf和0.01uf的两个电容并联时,相当于拓宽了滤波频率范围。
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