濾波電容去耦電容旁路電容作用

1、濾波電容、去耦電容、旁路電容作用濾波電容用在電源整流電路中，用來濾除交流成分。使輸出的直流更平滑。去耦電容用在放大電路中不需要交流的地方，用來消除自激，使放大器穩(wěn)定工作。旁路電容用在有電阻連接時(shí)，接在電阻兩端使交流信號(hào)順利通過。1.關(guān)于去耦電容蓄能作用的理解1）去耦電容主要是去除高頻如RF信號(hào)的干擾，干擾的進(jìn)入方式是通過電磁輻射。數(shù)字,集成電路,IC,FAQ,Design compiler,數(shù)字信號(hào)處理,濾波器,DSP,VCS,NC,coverage,覆蓋率,modelsim,unix,c,verilog,hdl,VHDL,IP,STA,vera,驗(yàn)證,primetime,FIFO,SDRAM

2、,SRAM,IIR,FIR,DPLL L aO(i_ Pe      而實(shí)際上，芯片附近的電容還有蓄能的作用，這是第二位的。     你可以把總電源看作密云水庫，我們大樓內(nèi)的家家戶戶都需要供水，+q%y2M/M0Sw     這時(shí)候，水不是直接來自于水庫，那樣距離太遠(yuǎn)了，#y9ZW CC&_&_數(shù)字,集成電路,IC,FAQ,Design compiler,數(shù)字信號(hào)處理,濾波器,DSP,VCS,NC,coverage,覆蓋率,modelsim,unix,c,ve

3、rilog,hdl,VHDL,IP,STA,vera,驗(yàn)證,primetime,FIFO,SDRAM,SRAM,IIR,FIR,DPLL     等水過來，我們已經(jīng)渴的不行了。Digital IC Designer's forum:hX,tpy7A(r4QF     實(shí)際水是來自于大樓頂上的水塔,水塔其實(shí)是一個(gè)buffer的作用。     如果微觀來看，高頻器件在工作的時(shí)候，其電流是不連續(xù)的，而且頻率很高，Lx!HD"P/    

4、; 而器件VCC到總電源有一段距離，即便距離不長，在頻率很高的情況下，:&y"S$O(S9WV5s%"L     阻抗Zi*wL+R，線路的電感影響也會(huì)非常大，數(shù)字,集成電路,IC,FAQ,Design compiler,數(shù)字信號(hào)處理,濾波器,DSP,VCS,NC,coverage,覆蓋率,modelsim,unix,c,verilog,hdl,VHDL,IP,STA,vera,驗(yàn)證,primetime,FIFO,SDRAM,SRAM,IIR,FIR,DPLL2GKvI;N,J(Rx   

5、0; 會(huì)導(dǎo)致器件在需要電流的時(shí)候，不能被及時(shí)供給。數(shù)字,集成電路,IC,FAQ,Design compiler,數(shù)字信號(hào)處理,濾波器,DSP,VCS,NC,coverage,覆蓋率,modelsim,unix,c,verilog,hdl,VHDL,IP,STA,vera,驗(yàn)證,primetime,FIFO,SDRAM,SRAM,IIR,FIR,DPLL1qQ&6gi*V7onO     而去耦電容可以彌補(bǔ)此不足。vW)g1?K7P數(shù)字,集成電路,IC,FAQ,Design compiler,數(shù)字信號(hào)處理,濾波器,DSP,VCS,NC,c

6、overage,覆蓋率,modelsim,unix,c,verilog,hdl,VHDL,IP,STA,vera,驗(yàn)證,primetime,FIFO,SDRAM,SRAM,IIR,FIR,DPLL     這也是為什么很多電路板在高頻器件VCC管腳處放置小電容的原因之一   （在vcc引腳上通常并聯(lián)一個(gè)去藕電容，這樣交流分量就從這個(gè)電容接地。）2）有源器件在開關(guān)時(shí)產(chǎn)生的高頻開關(guān)噪聲將沿著電源線傳播。去耦電容的主要功能就是提供       一 個(gè)局部的直流電源給有源器件，以減少

7、開關(guān)噪聲在板上的傳播和將噪聲引導(dǎo)到地2.旁路電容和去耦電容的區(qū)別     去耦：去除在器件切換時(shí)從高頻器件進(jìn)入到配電網(wǎng)絡(luò)中的RF能量。去耦電容還可以為器件     供局部化的DC電壓源，它在減少跨板浪涌電流方面特別有用。旁路：從元件或電纜中轉(zhuǎn)移出不想要的共模RF能量。這主要是通過產(chǎn)生AC旁路消除無意的能量進(jìn)入敏感的部分，另外還可以提供基帶濾波功能（帶寬受限）。 我們經(jīng)?？梢钥吹剑陔娫春偷刂g連接著去耦電容，它有三個(gè)方面的作用：一是作為本集成電路的蓄能電容；二是濾除該器件產(chǎn)生的高頻噪聲，切斷其通過供電回路進(jìn)行傳播的

8、通路；三是防止電源攜帶的噪聲對(duì)電路構(gòu)成干擾。      在電子電路中，去耦電容和旁路電容都是起到抗干擾的作用，電容所處的位置不同，稱呼就不一樣了。對(duì)于同一個(gè)電路來說，旁路（bypass）電容是把輸入信號(hào)中的高頻噪聲作為濾除對(duì)象，把前級(jí)攜帶的高頻雜波濾除，而去耦（decoupling）電容也稱退耦電容，是把輸出信號(hào)的干擾作為濾除對(duì)象。在一個(gè)大的電容上還并聯(lián)一個(gè)小電容的原因 DICDERsCP1q.R+j D+l,|發(fā)表于 2006-11-20 12:19:03 DI電容退耦電路 作者 tanghao823 日期 2006-12-23 1:16:00所謂退耦

9、，既防止前后電路網(wǎng)絡(luò)電流大小變化時(shí)，在供電電路中所形成的電流沖動(dòng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的正常工作產(chǎn)生影響。換言之，退耦電路能夠有效的消除電路網(wǎng)絡(luò)之間的寄生耦合。 退耦濾波電容的取值通常為47200F，退耦壓差越大時(shí)，電容的取值應(yīng)越大。所謂退耦壓差指前后電路網(wǎng)絡(luò)工作電壓之差。 如下圖為典型的RC退耦電路，R起到降壓作用： 大家看到圖中，在一個(gè)大容量的電解電容C1旁邊又并聯(lián)了一個(gè)容量很小的無極性電容C2原因很簡單，因?yàn)樵诟哳l情況下工作的電解電容與小容量電容相比，無論在介質(zhì)損耗還是寄生電感等方面都有顯著的差別（由于電解電容的接觸電阻和等效電感的影響，當(dāng)工作頻高于諧振頻率時(shí)，電解電容相當(dāng)

10、于一個(gè)電感線圈，不再起電容作用）。在不少典型電路，如電源退耦電路，自動(dòng)增益控制電路及各種誤差控制電路中，均采用了大容量電解電容旁邊并聯(lián)一只小電容的電路結(jié)構(gòu)，這樣大容量電解電容肩負(fù)著低頻交變信號(hào)的退耦，濾波，平滑之作用；而小容量電容則以自身固有之優(yōu)勢，消除電路網(wǎng)絡(luò)中的中，高頻寄生耦合。在這些電路中的這一大一小的電容均稱之為退耦電容。CDER-Vf0_-h"o關(guān)于旁路電容的兩點(diǎn)考慮原創(chuàng)1、合適的旁路電容是大容量還是小容量？嵌入式設(shè)計(jì)中，要求 MCU 從耗電量很大的處理密集型工作模式進(jìn)入耗電量很少的空閑/休眠模式。這些轉(zhuǎn)換很容易引起線路損耗的急劇增加，增加的速率很高，達(dá)到 20A/ms 甚

11、至更快。通常采用旁路電容來解決穩(wěn)壓器無法適應(yīng)系統(tǒng)中高速器件引起的負(fù)載變化。旁路電容是為本地器件提供能量的儲(chǔ)能器件，它能使穩(wěn)壓器的輸出均勻化，降低負(fù)載需求。就像小型可充電電池一樣，旁路電容能夠被充電，并向器件進(jìn)行放電。為盡量減少阻抗，旁路電容要盡量靠近負(fù)載器件的供電電源管腳和地管腳。這能夠很好地防止輸入值過大而導(dǎo)致的地電位抬高和噪聲。地彈是地連接處在通過大電流毛刺時(shí)的電壓降。應(yīng)該明白，大容量和小容量的旁路電容都可能是必需的。這樣的組合能夠解決上述負(fù)載電流或許為階梯變化所帶來的問題，而且還能提供足夠的去耦以抑制電壓和電流毛刺。在負(fù)載變化非常劇烈的情況下，則需要三個(gè)或更多不同容量的電容，以保證在穩(wěn)壓

12、器穩(wěn)壓前提供足夠的電流。快速的瞬態(tài)過程由高頻小容量電容來抑制，中速的瞬態(tài)過程由低頻大容量來抑制，剩下則交給穩(wěn)壓器完成了。還要記住一點(diǎn)，穩(wěn)壓器也要求電容盡量靠近電壓輸出端。2、電容值和等效串聯(lián)電阻，哪個(gè)更重要？一個(gè)等效串聯(lián)電阻(ESR)很小的相對(duì)較大容量的外部電容能很好地吸收快速轉(zhuǎn)換時(shí)的峰值（紋波）電流。但是，有時(shí)這樣的選擇容易引起穩(wěn)壓器（特別是 LDO）的不穩(wěn)定，所以必須合理選擇小容量和大容量電容的容值。永遠(yuǎn)記住，穩(wěn)壓器就是一個(gè)放大器，放大器可能出現(xiàn)的各種情況它都會(huì)出現(xiàn)。由于 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的響應(yīng)速度相對(duì)較慢，輸出去耦電容在負(fù)載階躍的初始階段起主導(dǎo)的作用，因此需要額外大容量的電容來減緩相對(duì)

13、于 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的快速轉(zhuǎn)換，同時(shí)用高頻電容減緩相對(duì)于大電容的快速變換。通常，大容量電容的等效串聯(lián)電阻應(yīng)該選擇為合適的值，以便使輸出電壓的峰值和毛刺在器件的 Dasheet 規(guī)定之內(nèi)。高頻轉(zhuǎn)換中，小容量電容在 0.01 到0.1F 量級(jí)就能很好滿足要求。表貼陶瓷電容具有更小的 ESR。另外，在這些容值下，它們的體積和 BOM 成本都比較合理。如果局部低頻去耦不充分，則從低頻向高頻轉(zhuǎn)換時(shí)將引起輸入電壓降低。電壓下降過程可能持續(xù)數(shù)毫秒，時(shí)間長短主要取決于穩(wěn)壓器調(diào)節(jié)增益和提供較大負(fù)載電流的時(shí)間。用 ESR 大的電容并聯(lián)比用 ESR 恰好那么低的單個(gè)電容當(dāng)然更具成本效益。這需要在 PCB 面積、器

14、件數(shù)與成本之間尋求折衷。無怪乎，有人曾經(jīng)說過，設(shè)計(jì)就是折衷的藝術(shù)！ NXri'NE大電容由于容量大，所以體積一般也比較大，且通常使用多層卷繞的方式制作，這就導(dǎo)致了大電容的分布電感比較大（也叫等效串聯(lián)電感，英文簡稱ESL）。大家知道，電感對(duì)高頻信號(hào)的阻抗是很大的，所以，大電容的高頻性能不好。而一些小容量電容則剛剛相反，由于容量小，因此體積可以做得很?。s短了引線，就減小了ESL，因?yàn)橐欢螌?dǎo)線也可以看成是一個(gè)電感的），而且常使用平板電容的結(jié)構(gòu)，這樣小容量電容就有很小ESL這樣它就具有了很好的高頻性能，但由于容量小的緣故，對(duì)低頻信號(hào)的阻抗大。所以，如果我們?yōu)榱俗尩皖l、高頻信號(hào)都可以很好的通過

15、，就采用一個(gè)大電容再并上一個(gè)小電容的方式。常使用的小電容為 0.1uF的瓷片電容，當(dāng)頻率更高時(shí)，還可并聯(lián)更小的電容，例如幾pF，幾百pF的。而在數(shù)字電路中，一般要給每個(gè)芯片的電源引腳上并聯(lián)一個(gè)0.1uF的電容到地（這個(gè)電容叫做退耦電容，當(dāng)然也可以理解為電源濾波電容,越靠近芯片越好），因?yàn)樵谶@些地方的信號(hào)主要是高頻信號(hào)，使用較小的電容濾波就可以了.什么是去耦電容？（轉(zhuǎn)載） wulingc 發(fā)表于 2006-9-14 20:09:001，耦合，有聯(lián)系的意思。2，耦合元件，尤其是指使輸入輸出產(chǎn)生聯(lián)系的元件。3，去耦合元件，指消除信號(hào)聯(lián)系的元件。4，去耦合電容簡稱去耦電容。5，例如，晶體管放大器發(fā)射極

16、有一個(gè)自給偏壓電阻，它同時(shí)又使信號(hào)產(chǎn)生壓降反饋到輸入端形成了輸入輸出信號(hào)耦合，這個(gè)電阻就是產(chǎn)生了耦合的元件，如果在這個(gè)電阻兩端并聯(lián)一個(gè)電容，由于適當(dāng)容量的電容器對(duì)交流信號(hào)較小的阻抗（這需要計(jì)算）這樣就減小了電阻產(chǎn)生的耦合效應(yīng)，故稱此電容為去耦電容。   從電路來說，總是存在驅(qū)動(dòng)的源和被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載。如果負(fù)載電容比較大，驅(qū)動(dòng)電路要把電容充電、放電，才能完成信號(hào)的跳變，在上升沿比較陡峭的時(shí)候，電流比較大，這樣驅(qū)動(dòng)的電流就會(huì)吸收很大的電源電流，由于電路中的電感，電阻（特別是芯片管腳上的電感，會(huì)產(chǎn)生反彈），這種電流相對(duì)于正常情況來說實(shí)際上就是一種噪聲，會(huì)影響前級(jí)的正常工作。這就是耦合

17、。去藕電容就是起到一個(gè)電池的作用，滿足驅(qū)動(dòng)電路電流的變化，避免相互間的耦合干擾。旁路電容實(shí)際也是去藕合的，只是旁路電容一般是指高頻旁路，也就是給高頻的開關(guān)噪聲提高一條低阻抗泄防途徑。高頻旁路電容一般比較小，根據(jù)諧振頻率一般是0.1u，0.01u等，而去耦合電容一般比較大，是10u或者更大，依據(jù)電路中分布參數(shù)，以及驅(qū)動(dòng)電流的變化大小來確定。  去耦和旁路都可以看作濾波。去耦電容相當(dāng)于電池，避免由于電流的突變而使電壓下降，相當(dāng)于濾紋波。具體容值可以根據(jù)電流的大小、期望的紋波大小、作用時(shí)間的大小來計(jì)算。去耦電容一般都很大，對(duì)更高頻率的噪聲，基本無效。旁路電容就是針對(duì)高頻來的，也就是利用了電

18、容的頻率阻抗特性。電容一般都可以看成一個(gè)RLC串聯(lián)模型。在某個(gè)頻率，會(huì)發(fā)生諧振，此時(shí)電容的阻抗就等于其ESR。如果看電容的頻率阻抗曲線圖，就會(huì)發(fā)現(xiàn)一般都是一個(gè)V形的曲線。具體曲線與電容的介質(zhì)有關(guān)，所以選擇旁路電容還要考慮電容的介質(zhì)，一個(gè)比較保險(xiǎn)的方法就是多并幾個(gè)電容。 去耦電容在集成電路電源和地之間的有兩個(gè)作用：一方面是本集成電路的蓄能電容，另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲。數(shù)字電路中典型的去耦電容值是0.1F。這個(gè)電容的分布電感的典型值是5H。0.1F的去耦電容有5H的分布電感，它的并行共振頻率大約在7MHz左右，也就是說，對(duì)于10MHz以下的噪聲有較好的去耦效果，對(duì)40MHz以上的噪聲幾乎不起作用。1F、