首先了解以下幾個(gè)概念:
從電路來(lái)說(shuō),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(lái)說(shuō)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 。
晶體管放大器發(fā)射極有一個(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 。
去耦電容與旁路電容的異同點(diǎn)
去耦和旁路都可以看作濾波。
旁路是把輸入信號(hào)中的干擾作為濾除對(duì)象,而去耦是把輸出信號(hào)的干擾作為濾除對(duì)象,防止干擾信號(hào)返回電源。
去耦電容與旁路電容的作用
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(lái)計(jì)算。
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,也就是利用了電容的頻率阻抗特性。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。
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,對(duì)更高頻率的噪聲,基本無(wú)效,其電容大小依據(jù)電路中分布參數(shù),以及驅(qū)動(dòng)電流的變化大小來(lái)確定。
去耦電容在集成電路電源和地之間的有以下幾個(gè)作用:
- 本集成電路的蓄能電容,
- 旁路掉該器件的高頻噪聲。
- 防止電源攜帶的噪聲對(duì)電路構(gòu)成干擾
濾波電容用在電源整流電路中,用來(lái)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(lái)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(guò)。
容值的選擇
數(shù)字電路中典型的去耦電容值是0.1μF。這個(gè)電容的分布電感的典型值是5μH。0.1μF的去耦電容有5μH的分布電感,它的并行共振頻率大約在7MHz左右,也就是說(shuō),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。
1μF、10μF的電容,并行共振頻率在20MHz以上,去除高頻噪聲的效果要好一些。每10片左右集成電路要加一片充放電電容,或1個(gè)蓄能電容,可選10μF左右。最好不用電解電容,電解電容是兩層薄膜卷起來(lái)的,這種卷起來(lái)的結(jié)構(gòu)在高頻時(shí)表現(xiàn)為電感。要使用鉭電容或聚碳酸酯電容。
去耦電容的選用并不嚴(yán)格,可按C=1/F,即10MHz取0.1μF,100MHz取0.01μF。
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