愛伊米

乾貨|為什麼總是在電路里擺兩個0.1uF和0.01uF的電容?

一、旁路和去耦

旁路電容(Bypass Capacitor)和去耦電容(Decoupling Capacitor)這兩個概念在電路中是常見的,但是真正理解起來並不容易。

要理解這兩個詞彙,還得回到英文語境中去。

Bypass在英語中有抄小路的意思,在電路中也是這個意思,如下圖所示。

乾貨|為什麼總是在電路里擺兩個0.1uF和0.01uF的電容?

couple在英語中是一對的意思,引申為配對、耦合的意思。如果系統A中的訊號引起了系統B中的訊號,那麼就說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給晶片IC供電,在電路中併入了兩個電容。

乾貨|為什麼總是在電路里擺兩個0.1uF和0.01uF的電容?

1)旁路

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

在靠近Power處並聯一個電容C1,因為電容對直流開路,對交流呈低阻態。

頻率較高的干擾訊號透過C1迴流到地,本來會經過IC的干擾訊號透過電容抄近路流到了GND。這裡的C1就是旁路電容的作用。

2)去耦

由於積體電路的工作頻率一般比較高,IC啟動瞬間或者切換工作頻率時,會在供電導線上產生較大的電流波動,這種干擾訊號直接反饋到Power會使其產生波動。

在靠近IC的VCC供電埠並聯一個電容C2,因為電容有儲能作用,可以給IC提供瞬時電流,減弱IC電流波動干擾對Power的影響。這裡的C2起到了去耦電容的作用。

三、為什麼要用2個電容

回到本文最開始提到的問題,

為什麼要用0.1uF和0.01uF的兩個電容?

電容阻抗和容抗計算公式分別如下:

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。可以簡單理解為電容越大,濾波效果越好。

那麼

有了0.1uF的電容旁路,再加一個0.01uF的電容不是浪費嗎?

實際上,對一個特定電容,當訊號頻率低於其自諧振頻率時呈容性,當訊號頻率高於其自諧振頻率時呈感性。

當用0.1uF和0.01uF的兩個電容並聯時,相當於拓寬了濾波頻率範圍。