為什么總是在電路里擺兩個(gè)0.1uF和0.01uF的電容?

01旁路和去耦

旁路電容(Bypass Capacitor)和去耦電容(Decoupling Capacitor)這兩個(gè)概念在電路中是常見(jiàn)的，但是真正理解起來(lái)并不容易。

要理解這兩個(gè)詞匯，還得回到英文語(yǔ)境中去。

Bypass在英語(yǔ)中有抄小路的意思，在電路中也是這個(gè)意思，如下圖所示。

couple在英語(yǔ)中是一對(duì)的意思，引申為配對(duì)、耦合的意思。如果系統(tǒng)A中的信號(hào)引起了系統(tǒng)B中的信號(hào)，那么就說(shuō)A與B系統(tǒng)出現(xiàn)了耦合現(xiàn)象(Coupling)，如下圖所示。而Decoupling就是減弱這種耦合的意思。

02電路中的旁路和去耦

如下圖中，直流電源Power給芯片IC供電，在電路中并入了兩個(gè)電容。

1)旁路

如果Power受到了干擾，一般是頻率比較高的干擾信號(hào)，可能使IC不能正常工作。

在靠近Power處并聯(lián)一個(gè)電容C1，因?yàn)殡娙輰?duì)直流開(kāi)路，對(duì)交流呈低阻態(tài)。

頻率較高的干擾信號(hào)通過(guò)C1回流到地，本來(lái)會(huì)經(jīng)過(guò)IC的干擾信號(hào)通過(guò)電容抄近路流到了GND。這里的C1就是旁路電容的作用。

2)去耦

由于集成電路的工作頻率一般比較高，IC啟動(dòng)瞬間或者切換工作頻率時(shí)，會(huì)在供電導(dǎo)線上產(chǎn)生較大的電流波動(dòng)，這種干擾信號(hào)直接反饋到Power會(huì)使其產(chǎn)生波動(dòng)。

在靠近IC的VCC供電端口并聯(lián)一個(gè)電容C2，因?yàn)殡娙萦袃?chǔ)能作用，可以給IC提供瞬時(shí)電流，減弱IC電流波動(dòng)干擾對(duì)Power的影響。這里的C2起到了去耦電容的作用。

03為什么要用2個(gè)電容?

回到本文最開(kāi)始提到的問(wèn)題，為什么要用0.1uF和0.01uF的兩個(gè)電容?

電容阻抗和容抗計(jì)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(jiǎn)單理解為電容越大，濾波效果越好。

那么有了0.1uF的電容旁路，再加一個(gè)0.01uF的電容不是浪費(fèi)嗎?

實(shí)際上，對(duì)一個(gè)特定電容，當(dāng)信號(hào)頻率低于其自諧振頻率時(shí)呈容性，當(dāng)信號(hào)頻率高于其自諧振頻率時(shí)呈感性。

當(dāng)用0.1uF和0.01uF的兩個(gè)電容并聯(lián)時(shí)，相當(dāng)于拓寬了濾波頻率范圍。

審核編輯：湯梓紅