旁路電容是把電源或者輸入信號中的交流分量的幹擾作為濾除對象。

 

 

有了旁路電容
，將電源5V中的交流分量——波動進行濾除。將藍色波形變成粉紅色波形。一般來說，靠近電源放置。

 

去耦電容是芯片的電源管腳，由於自身用電過程中信號跳變產生的電源管腳對外的波形輸出，我們用電容進行濾除。

 

把信號電源管腳
，輸出幹擾作為濾除對象，防止幹擾信號返回電源。

 

 

尖峰電流的形成：

 

數字電路輸出高電平時從電源拉出的電流Ioh和低電平輸出時灌入的電流Iol的大小一般是不同的，即：Iol＞Ioh。以下圖的TTL與非門為例說明尖峰電流的形成：

 

 

輸出電壓如右圖（a）所示，理論上電源電流的波形如右圖（b），而實際的電源電流保險如右圖（c）。由圖（c）可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)在(zai)輸(shu)出(chu)由(you)低(di)電(dian)平(ping)轉(zhuan)換(huan)到(dao)高(gao)電(dian)平(ping)時(shi)電(dian)源(yuan)電(dian)流(liu)有(you)一(yi)個(ge)短(duan)暫(zan)而(er)幅(fu)度(du)很(hen)大(da)的(de)尖(jian)峰(feng)。尖(jian)峰(feng)電(dian)源(yuan)電(dian)流(liu)的(de)波(bo)形(xing)隨(sui)所(suo)用(yong)器(qi)件(jian)的(de)類(lei)型(xing)和(he)輸(shu)出(chu)端(duan)所(suo)接(jie)的(de)電(dian)容(rong)負(fu)載(zai)而(er)異(yi)。

 

產生尖峰電流的主要原因是：

 

輸出級的T3
、T4管短設計內同時導通。在與非門由輸出低電平轉向高電平的過程中，輸入電壓的負跳變在T2和T3的基極回路內產生很大的反向驅動電流，由於T3的飽和深度設計得比T2大，反向驅動電流將使T2首先脫離飽和而截止。T2截止後
，其集電極電位上升，使T4導通。可是此時T3還未脫離飽和，因此在極短得設計內T3和T4將同時導通，從而產生很大的ic4，使電源電流形成尖峰電流。圖中的R4正是為了限製此尖峰電流而設計。

 

這應該是他們的本質區別。去耦電容相當於電池，避免由於電流的突變而使電壓下降，相當於濾紋波。具體容值可以根據電流的大小、期望的紋波大小、作zuo用yong時shi間jian的de大da小xiao來lai計ji算suan。去qu耦ou電dian容rong一yi般ban都dou很hen大da，對dui更geng高gao頻pin率lv的de噪zao聲sheng，基ji本ben無wu效xiao。旁pang路lu電dian容rong就jiu是shi針zhen對dui高gao頻pin來lai的de，也ye就jiu是shi利li用yong了le電dian容rong的de頻pin率lv阻zu抗kang特te性xing。隻zhi是shi旁pang路lu電dian容rong一yi般ban是shi指zhi高gao頻pin旁pang路lu，也ye就jiu是shi給gei高gao頻pin的de開kai關guan噪zao聲sheng提ti高gao一yi條tiao低di阻zu抗kang泄xie防fang途tu徑jing。高gao頻pin旁pang路lu電dian容rong一yi般ban比bi較jiao小xiao
，根gen據ju諧xie振zhen頻pin率lv一yi般ban是shi0.1u，0.01u等 ，而去耦合電容一般比較大，是10u或者更大，依據電路中分布參數
，以及驅動電流的變化大小來確定。

 

旁路電容

 

旁路電容（bypass）是把輸入信號中的高頻噪聲作為濾除對象，把前級攜帶的高頻雜波濾除。

 

旁(pang)路(lu)電(dian)容(rong)的(de)主(zhu)要(yao)功(gong)能(neng)是(shi)產(chan)生(sheng)一(yi)個(ge)交(jiao)流(liu)分(fen)路(lu)，從(cong)而(er)消(xiao)去(qu)進(jin)入(ru)易(yi)感(gan)區(qu)的(de)那(na)些(xie)不(bu)需(xu)要(yao)的(de)能(neng)量(liang)。旁(pang)路(lu)電(dian)容(rong)一(yi)般(ban)作(zuo)為(wei)高(gao)頻(pin)旁(pang)路(lu)器(qi)件(jian)來(lai)減(jian)小(xiao)對(dui)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)的(de)瞬(shun)態(tai)電(dian)流(liu)需(xu)求(qiu)。 通常鋁電解電容和鉭電 容比較適合作旁路電容


，其電容值取決於PCB板上的瞬態電流需求，一般在10至470µF範圍內。

 

去耦電容

 

去耦電容（decoupling）也稱退耦電容，是把芯片的電源腳的輸出的幹擾作為濾除對象。去耦電容在集成電路電源和地之間的有兩個作用：一方麵是本集成電路的蓄能電容，另一方麵旁路掉該器件的高頻噪聲(電容對高頻阻抗小，將之瀉至GND)。

 

數shu字zi電dian路lu中zhong，當dang電dian路lu從cong一yi個ge狀zhuang態tai轉zhuan換huan為wei另ling一yi種zhong狀zhuang態tai時shi，就jiu會hui在zai電dian源yuan線xian上shang產chan生sheng一yi個ge很hen大da的de尖jian峰feng電dian流liu，形xing成cheng瞬shun變bian的de噪zao聲sheng電dian壓ya，會hui影ying響xiang前qian級ji的de正zheng常chang工gong作zuo。這zhe就jiu是shi耦ou合he。對dui於yu噪zao聲sheng能neng力li弱ruo、關斷時電流變化大的器件和ROM
、RAM等存儲型器件
，應在芯片的電源線（Vcc）和地線（GND）間直接接入去耦電容。

 

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5µH的分布電感，它的並行共振頻率大約在7MHz左右
，也就是說，對於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
，並行共振頻率在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。去耦電容的選用並不嚴格，可按C=1/F，即10MHz取0.1µF，100MHz取0.01µ。

 

案例分析：

 

采用去耦和不采用去耦的緩衝電路（測量結果）

 

 

為帶去耦電容器和不帶去耦電容器（C1 和C2）情況下用於驅動 R-C 負載的緩衝電路。我們注意到，在不使用去耦電容器的情況下
，電路的輸出信號包含高頻 (3.8MHz) 振蕩。對於沒有去耦電容器的放大器而言，通常會出現穩定性低、瞬態響應差、啟動出現故障以及其它多種異常問題。

 

帶去耦合和不帶去耦合情況下的電流

 

 

電dian源yuan線xian跡ji的de電dian感gan將jiang限xian製zhi暫zan態tai電dian流liu。去qu耦ou電dian容rong與yu器qi件jian非fei常chang接jie近jin，因yin此ci電dian流liu路lu徑jing的de電dian感gan很hen小xiao。在zai暫zan態tai過guo程cheng中zhong，該gai電dian容rong器qi可ke在zai非fei常chang短duan的de時shi間jian內nei向xiang器qi件jian提ti供gong超chao大da量liang的de電dian流liu。未wei采cai用yong去qu耦ou電dian容rong的de器qi件jian無wu法fa提ti供gong暫zan態tai電dian流liu，因yin此ci放fang大da器qi的de內nei部bu節jie點dian會hui下xia垂chui（通常稱為幹擾）。無去耦電容的器件其內部電源幹擾會導致器件工作不連續，原因是內部節點未獲得正確的偏置。

 

良好與糟糕 PCB 板麵布局的對比

 

除了使用去耦電容器外
，還要在去耦電容器
、電(dian)源(yuan)和(he)接(jie)地(di)端(duan)之(zhi)間(jian)采(cai)取(qu)較(jiao)短(duan)的(de)低(di)阻(zu)抗(kang)連(lian)接(jie)。將(jiang)良(liang)好(hao)的(de)去(qu)耦(ou)合(he)板(ban)麵(mian)布(bu)局(ju)與(yu)糟(zao)糕(gao)的(de)布(bu)局(ju)進(jin)行(xing)了(le)對(dui)比(bi)。應(ying)始(shi)終(zhong)嚐(chang)試(shi)著(zhe)讓(rang)去(qu)耦(ou)合(he)連(lian)接(jie)保(bao)持(chi)較(jiao)短(duan)的(de)距(ju)離(li)
，同(tong)時(shi)避(bi)免(mian)在(zai)去(qu)耦(ou)合(he)路(lu)徑(jing)中(zhong)出(chu)現(xian)通(tong)孔(kong)，原(yuan)因(yin)是(shi)通(tong)孔(kong)會(hui)增(zeng)加(jia)電(dian)感(gan)。大(da)部(bu)分(fen)產(chan)品(pin)說(shuo)明(ming)書(shu)都(dou)會(hui)給(gei)出(chu)去(qu)耦(ou)合(he)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)推(tui)薦(jian)值(zhi)。如(ru)果(guo)沒(mei)有(you)給(gei)出(chu)，則(ze)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong) 0.1uF。

 

 

PCB布局時去耦電容擺放

 

duiyudianrongdeanzhuang
，shouxianyaotidaodejiushianzhuangjuli。rongzhizuixiaodedianrong，youzuigaodexiezhenpinlv，quoubanjingzuixiao
，yincifangzaizuikaojinxinpiandeweizhi。rongzhishaodaxiedekeyijulishaoyuan，zuiwaicengfangzhirongzhizuidade。danshi
，suoyouduigaixinpianquoudedianrongdoujinliangkaojinxinpian。

 

下麵的圖1就是一個擺放位置的例子。本例中的電容等級大致遵循10倍等級關係。

 

 

還(hai)有(you)一(yi)點(dian)要(yao)注(zhu)意(yi)，在(zai)放(fang)置(zhi)時(shi)，最(zui)好(hao)均(jun)勻(yun)分(fen)布(bu)在(zai)芯(xin)片(pian)的(de)四(si)周(zhou)，對(dui)每(mei)一(yi)個(ge)容(rong)值(zhi)等(deng)級(ji)都(dou)要(yao)這(zhe)樣(yang)。通(tong)常(chang)芯(xin)片(pian)在(zai)設(she)計(ji)的(de)時(shi)候(hou)就(jiu)考(kao)慮(lv)到(dao)了(le)電(dian)源(yuan)和(he)地(di)引(yin)腳(jiao)的(de)排(pai)列(lie)位(wei)置(zhi)
，一(yi)般(ban)都(dou)是(shi)均(jun)勻(yun)分(fen)布(bu)在(zai)芯(xin)片(pian)的(de)四(si)個(ge)邊(bian)上(shang)的(de)。因(yin)此(ci)，電(dian)壓(ya)擾(rao)動(dong)在(zai)芯(xin)片(pian)的(de)四(si)周(zhou)都(dou)存(cun)在(zai)，去(qu)耦(ou)也(ye)必(bi)須(xu)對(dui)整(zheng)個(ge)芯(xin)片(pian)所(suo)在(zai)區(qu)域(yu)均(jun)勻(yun)去(qu)耦(ou)。如(ru)果(guo)把(ba)上(shang)圖(tu)中(zhong)的(de)680pF電容都放在芯片的上部


，由於存在去耦半徑問題，那麼就不能對芯片下部的電壓擾動很好的去耦。

 

電容的安裝

 

在安裝電容時，要從焊盤拉出一小段引出線，然後通過過孔和電源平麵連接，接地端也是同樣。這樣流經電容的電流回路為：電源平麵->過孔->引出線->焊盤->電容->焊盤->引出線->過孔->地平麵，圖2直觀的顯示了電流的回流路徑。

 

 

第一種方法從焊盤引出很長的引出線然後連接過孔，這會引入很大的寄生電感
，一定要避免這樣做，這是最糟糕的安裝方式。

 

第二種方法在焊盤的兩個端點緊鄰焊盤打孔，比第一種方法路麵積小得多，寄生電感也較小，可以接受。

 

第三種在焊盤側麵打孔，進一步減小了回路麵積
，寄生電感比第二種更小，是比較好的方法。

 

第(di)四(si)種(zhong)在(zai)焊(han)盤(pan)兩(liang)側(ce)都(dou)打(da)孔(kong)，和(he)第(di)三(san)種(zhong)方(fang)法(fa)相(xiang)比(bi)
，相(xiang)當(dang)於(yu)電(dian)容(rong)每(mei)一(yi)端(duan)都(dou)是(shi)通(tong)過(guo)過(guo)孔(kong)的(de)並(bing)聯(lian)接(jie)入(ru)電(dian)源(yuan)平(ping)麵(mian)和(he)地(di)平(ping)麵(mian)
，比(bi)第(di)三(san)種(zhong)寄(ji)生(sheng)電(dian)感(gan)更(geng)小(xiao)
，隻(zhi)要(yao)空(kong)間(jian)允(yun)許(xu)，盡(jin)量(liang)用(yong)這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)。

 

最後一種方法在焊盤上直接打孔，寄生電感最小，但是焊接是可能會出現問題
，是否使用要看加工能力和方式。

 

推薦使用第三種和第四種方法。

 

需要強調一點：有(you)些(xie)工(gong)程(cheng)師(shi)為(wei)了(le)節(jie)省(sheng)空(kong)間(jian)，有(you)時(shi)讓(rang)多(duo)個(ge)電(dian)容(rong)使(shi)用(yong)公(gong)共(gong)過(guo)孔(kong)
，任(ren)何(he)情(qing)況(kuang)下(xia)都(dou)不(bu)要(yao)這(zhe)樣(yang)做(zuo)。最(zui)好(hao)想(xiang)辦(ban)法(fa)優(you)化(hua)電(dian)容(rong)組(zu)合(he)的(de)設(she)計(ji)，減(jian)少(shao)電(dian)容(rong)數(shu)量(liang)。

 

由於印製線越寬，電感越小，從焊盤到過孔的引出線盡量加寬

，如果可能，盡量和焊盤寬度相同。這樣即使是0402封裝的電容

，你也可以使用20mil寬的引出線。引出線和過孔安裝如圖4所示，注意圖中的各種尺寸。

 

 

 

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