旁路、耦合、退耦电容的选取.docx
旁路、退耦、耦合电容的选取高手和前辈们总是告知我们这样的阅历法则：“在电路板的电源接入端放置一个l10uF的电容，滤除低频噪声；在电路板上的电源与地线之间放置一个0.010.IuF的电容，滤除高频噪声。”在书店里能够得到的大多数的高速PCB设计、高速数字电路设计的经典教程中也不厌其烦的引用该首选法则（老外俗称RuleofThumb）o但是为什么要这样使用呢？各位看官，假如你是电路设计高手，你可以去干点别的更重要的事情了，由于以下的内容仅是针对我等入门级甚至是门外级菜鸟。做电路的人都知道需要在芯片四周放一些小电容，至于放多大？放多少？怎么放？将该问题讲清晰的文章许多，只是比较零散的分布于一些前辈的大作中。鄙人试着采纳拾人牙慧的方法将几个问题放在一起争论，盼望能深入对该问题的理解；假如很不幸，这些对你的学习和工作正好稍有关心，那我不胜荣幸的屁颠屁颠的了。（以上有些话欠砍，在此申明以上不是我所写）什么是旁路？旁路（Bypass）,在电路中为了转变某条支路的频率特性，使得它在某些频段内存在适当的阻值，而在另一些频段内则处于近似短路的状态，于是便产生了旁路电容的概念。旁路电容之所以为旁路电容,是由于它旁边还存在着一条主路,而并不是某些电容天生就是用来做旁路电容的，也就是说什么种类的电容都可以用来做旁路电容，关键在于电容容值的大小合适与否。旁路电容并不是电解电容或是陶瓷电容的专利。之所以低频电路中多数旁路电容都采纳电解电容缘由在于陶瓷电容容值难以达到所需要的大小。使用旁路电容的目的就是使旁路电容针对特定频率以上的信号相对于主路来说是短路的。如图形式：要求旁路电容需要取值的大小；已知：1、旁路电容要将流经电阻R的频率高于f的沟通信号近似短路。求旁路电容的大小?解:旁路电容C的目的就是在频率f以上将原本流经R的绝大多数电流短路;也即频率为f时，容抗远小于电阻值；R12fC=CA2f R当f=lkhz,R=Ik时，C应远大于O.16uf。因此取47Uf已近很足够了，当然再大一点也不为过，100uf都还算能接受，电容适当增大可以使得旁路更充分，而且在给定频率以上支路的品质因数更低，也就使得整个支路表现出来的容性更弱，支路对信号相位的影响更小，笔者认为旁路电容的值在上述计算值的100到IOoO倍都可以接受。不过假如要是大于上式计算出的值的5000倍就不太好了。不过再大也不会得到多少回报，甚至有可能带来不好的后果，由于实际的电容永久都不是一个纯粹的电容。电容越大带来的其分布电感也将更显著。什么是耦合？耦合，有联系的意思。单元电路级联时，中间假如采纳的是电容来传递信号,能量通过电容从前级传至后级，则此电容即耦合电容，作为耦合电容就应使得两级的直流信号无法串通，只有沟通信号得以通过，正由于如此使得静态的设置不相互影响，那么耦合电容该如何设定呢？己知：如图，RS表征了前级的输出电阻，R表征了后级的输入电阻，级间传递的信号频率在f以上求C的大小。解：要求信号尽可能多的传到R则C的容抗应远小于R即：2fRR!=>C»假如R=5000,需要传输的信号频率为IoOOhZ以上，则OO.032uf因此3.2Uf便可以了，当然适当大点会更好啊，一般的电路输入电阻求起来不是一下两下的是，因而笔者建议将输入电阻取个也许的较小的值然后估算出电容的值，略微大一点，不会有问题。由上式可知C的大小不受RS的影响。那么RS究竟影响了什么呢？当RS较大时，R便相对更小，前级信号传递到后级的电压值更小，也就是RS太大，或是R太小，那么增加电容的值（即深入级间耦合的程度）也无法挽回大局，电压信号还是会降低许多。什么是退耦？退耦（Decouple）,最早用于多级电路中，为保证前后级间传递信号而不相互影响各级静态工作点的而实行的措施。在电源中退耦表示，当芯片内部进行开关动作或输动身生变化时，需要瞬时从电源线上抽取较大电流，该瞬时的大电流可能导致电源线上电压的降低，从而引起对自身和其他器件的干扰。为了削减这种干扰，需要在芯片四周设置一个储电的“小水池”以供应这种瞬时的大电流力量。在电源电路中，旁路和退耦都是为了削减电源噪声。旁路主要是为了削减电源上的噪声对器件本身的干扰（自我爱护）；退耦是为了削减器件产生的噪声对电源的干扰（家丑不外扬）。有人说退耦是针对低频、旁路是针对高频，我认为这样说是不精确的，高速芯片内部开关操作可能高达上GHz,由此引起对电源线的干扰明显已经不属于低频的范围，为此目的的退耦电容同样需要有很好的高频特性。本文并不刻意区分退耦和旁路，认为都是为了滤除噪声，而不管该噪声的来源。退耦电路的形式当然不只上面图示的那样，退耦电路就一个作用就是稳定电源的电压，使电源电压不发生动摇，假如电源电压都动摇了，那么整个电路的静态都在摇，势必使得输出的信号不抱负。退耦，顾名思义就是减退耦合，使得电源与后级，后级的级与级之间没有沟通信号的串扰，如此而已，而之所以用两个电容只是为了达到优势互补，达到较好的隔沟通的作用。如有错漏。就跟我说说，感谢。
