硬件電路：旁路電容/去耦電容的區別分析

本文作者是一位女工程師，作為一名偏軟件的嵌入式工程師，在硬件領域會碰到各種orz問題，此文為其工作中真是遇到的經驗記錄，希望對我們也有所啟發。

最近工作重心由軟件漸漸向硬件偏移,畫pcb,PCB我是不感興趣的只當復習玩玩，無聊畫板之余研究一下原理圖硬件電路設計才真正接受畫板工作的原因(因為硬件到現在還是我的“硬傷”).....

今天在看CAN總線資料時突然看到can原理圖TJA1050CAN收發器電源管腳外接電源時節了一個電容到地，突然想起昨天同事順子跟我說布線時電源要先連接電容再接到芯片電源管腳那時不知所云，但是今天又遇到所以便開始了我的“瞎琢磨”....

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一連串的發問：

這個電容到底有什么用呢?

為什么用的是0.1uf大小的電容，這個值有沒有要求?

一查百度，發現他叫“旁路電容”，如果放在另外的位置它叫“去耦電容”，神奇呀!

下面我們來說是“旁路電容”和“去耦電容”：

一.定義和區別

旁路(bypass)電容：是把輸入信號中的高頻成分作為濾除對象;

去耦(decoupling)電容：也稱退耦電容，是把輸出信號的干擾作為濾除對象。

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。

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高頻旁路電容一般比較小，根據諧振頻率一般是0.1u，0.01u等，而去耦合電容一般比較大，是10u或者更大

二.作用

去耦電容:

去耦電容主要有2個作用：

(1)去除高頻信號干擾;

(2)蓄能作用;(而實際上，芯片附近的電容還有蓄能的作用，這是第二位的)

高頻器件在工作的時候，其電流是不連續的，而且頻率很高，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，阻抗Z=i*wL+R，線路的電感影響也會非常大，會導致器件在需要電流的時候，不能被及時供給。而去耦電容可以彌補此不足。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引腳上通常并聯一個去耦電容，這樣交流分量就從這個電容接地。)

附加：

所謂的藕合：是在前后級間傳遞信號而不互相影響各級靜態工作點的元件有源器件在開關時產生的高頻開關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局部的直流電源給有源器件，以減少開關噪聲在板上的傳播和將噪聲引導到地。從電路來說，總是存在驅動的源和被驅動的負載。如果負載電容比較大，驅動電路要把電容充電、放電，才能完成信號的跳變，在上升沿比較陡峭的時候，電流比較大，這樣驅動的電流就會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，會產生反彈)，這種電流相對于正常情況來說實際上就是一種噪聲，會影響前級的正常工作。這就是耦合。去耦電容就是起到一個電池的作用，滿足驅動電路電流的變化，避免相互間的耦合干擾。

三.為什么用的是0.1uf大小的電容，這個值有沒有要求?

有源器件在開關時產生的高頻開關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局部的直流電源給有源器件，以減少開關噪聲在板上的傳播和將噪聲引導到地。

去耦電容在集成電路電源和地之間有兩個作用：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。數字電路中典型的去耦電容值是0.1μF。這個電容的分布電感的典型值是5μH。0.1μF的去耦電容有5nH的分布電感，它的并行共振頻率大約在7MHz左右，計算方法為

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也就是說，對于10MHz以下的噪聲有較好的去耦效果，對40MHz以上的噪聲幾乎不起作用。1μF、10μF的電容，并行共振頻率在2MHz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的，這種卷起來的結構在高頻時表現為電感。要使用鉭電容或聚碳酸酯電容。去耦電容的選用并不嚴格，其電容值可按C=1/F來計算，即10MHz取0.1μF，100MHz取0.01μF。