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PCBA電子工程師為什么總是在電路里擺兩個(gè)0.1uF和0.01uF的電容?

2023-08-31 17:19:24 徐繼 40

我們要搞清楚PCBA電子工程師為什么要在電路里擺兩個(gè)電容,首先我們要了解一下旁路和去耦的概念。

 

一、旁路和去耦

 

旁路電容(Bypass Capacitor)和去耦電容(Decoupling Capacitor)這兩個(gè)概念在電路中是常見(jiàn)的,但是真正理解起來(lái)并不容易。

 

要理解這兩個(gè)詞匯,還得回到英文語(yǔ)境中去。

 

Bypass在英語(yǔ)中有抄小路的意思,在電路中也是這個(gè)意思,如下圖所示。

pcba

 

couple在英語(yǔ)中是一對的意思,引申為配對、耦合的意思。如果系統A中的信號引起了系統B中的信號,那么就說(shuō)A與B系統出現了耦合現象(Coupling),如下圖所示。而Decoupling就是減弱這種耦合的意思。

 

二、電路中的旁路和去耦

 

如下圖中,直流電源Power給芯片IC供電,在電路中并入了兩個(gè)電容。

pcba


1)旁路

 

如果Power受到了干擾,一般是頻率比較高的干擾信號,可能使IC不能正常工作。

在靠近Power處并聯(lián)一個(gè)電容C1,因為電容對直流開(kāi)路,對交流呈低阻態(tài)。

頻率較高的干擾信號通過(guò)C1回流到地,本來(lái)會(huì )經(jīng)過(guò)IC的干擾信號通過(guò)電容抄近路流到了GND。這里的C1就是旁路電容的作用。

 

2)去耦

由于集成電路的工作頻率一般比較高,IC啟動(dòng)瞬間或者切換工作頻率時(shí),會(huì )在供電導線(xiàn)上產(chǎn)生較大的電流波動(dòng),這種干擾信號直接反饋到Power會(huì )使其產(chǎn)生波動(dòng)。

在靠近IC的VCC供電端口并聯(lián)一個(gè)電容C2,因為電容有儲能作用,可以給IC提供瞬時(shí)電流,減弱IC電流波動(dòng)干擾對Power的影響。這里的C2起到了去耦電容的作用。

 

三、為什么要用2個(gè)電容

 

回到本文最開(kāi)始提到的問(wèn)題,為什么要用0.1uF和0.01uF的兩個(gè)電容?

 

電容阻抗和容抗計算公式分別如下:


pcba

 

容抗與頻率和電容值成反比,電容越大、頻率越高則容抗越小??梢院?jiǎn)單理解為電容越大,濾波效果越好。

 

那么有了0.1uF的電容旁路,再加一個(gè)0.01uF的電容不是浪費嗎?

 

實(shí)際上,對一個(gè)特定電容,當信號頻率低于其自諧振頻率時(shí)呈容性,當信號頻率高于其自諧振頻率時(shí)呈感性。

 

當用0.1uF和0.01uF的兩個(gè)電容并聯(lián)時(shí),相當于拓寬了濾波頻率范圍。


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