电路-去耦电容

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在电路设计中，我们经常可以看到在电源正极处会并联多个电容，一般是先过大电容，再过小电容。虽然大电容小电容的用处不一样，但是它们都叫“去耦”电容。

首先，先来分析一下电路中为什么要加“去耦”电容。一个电路中，从供电和用电的角度来看，可以分为两部分：电源和负载。负载一般需要纯净稳定的直流电，即不管负载电流如何变化，电源的电压波形应该是一条直线。这一点，几乎所有的电源都找不到，原因有许多：

1、电源有内阻，负载电流变化时，电源电压也跟着变；

2、电源可能带好多个负载（比如多个芯片），某个芯片的电流变化会导致电源电压跟着变化，从而再导致其他芯片的电压发生变化。

3、一些电子电源本身有较大的纹波，不是纯净的直流电。

4、各种电磁干扰窜入电路后，导致电源波动。

综上，各种原因产生的电源供电电压波动，相当于交流信号叠加在直流电线路上，从电源端“耦合”到负载端，或反之。这些干扰信号频率范围可以很宽广，它们可以从电源、负载、外界产生，通过相互耦合，影响电路的正常工作。如果负载是一个逻辑芯片，可能会导致高低电平识别错误。

解决办法是在电源与负载之间添加“去耦”电容，如下图所示：

当加上图中的去耦电容后，左端的高频成分被过滤平滑，右端就得到了平滑的直流电了。左端如果是电源，那么经过去耦电容后，电源的高频被过滤，不会影响到负载。左端如果是负载，那么负载的波纹也被过滤，不会耦合到电源。

所以去耦电容的作用是：将两个不同的电路或本地电路与外部电路隔离或去耦，换句话说，去耦电容用于将交流信号与直流信号去耦。

去耦电容应放置在电源和负载（IC）之间，彼此并联。当直流电源向电路供电时，去耦电容会对直流信号产生无限大的电抗，因为它们不会对电路产生如何影响。但对于交流信号，电容器将为高频信号创建一个低阻抗路径，以便分流，从而产生干净的直流信号。

定位涉及两个不同的电容器，考虑一个电容10uF的大电容放置在远离IC的位置，用于平滑电源中的低频变化，一个0.1uF的小电容放在靠近IC的位置，用于平滑高频电源的变化。如下图所示：

小电容器需要更靠近IC，这将更有效地过滤IC产生的高频信号，或更有效地抑制线路引入的高频信号对IC的影响。用于低频平滑的电容器类型最多的是电解电容器，而用于高频平滑的电容器是表面贴装陶瓷电容器。

选择去耦电容器的值没有太多限制（旁路电容需要根据实际电路计算）。由于去耦电容被广泛使用，因此一般做以下选择：

• 低频噪声去耦电容值通常在1uF至100uF之间；
• 高频噪声去耦电容的典型值应在0.01uF至0.1uF之间

一些IC数据表提供要使用的电容器的确切值。去耦电容应始终直接连接到低阻抗接地层以使其有效运行。