EMC防护中的滤波电容在电路设计的分解

jupitars · 发表于 2022-2-15 09:13:38

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[paragraph]为什么总是在电路里摆两个0.1uF和0.01uF的电容？我们学习一下。
旁路和去耦

旁路电容（Bypass Capacitor）和去耦电容（Decoupling Capacitor）这两个概念在电路中是常见的，但是真正理解起来并不容易。
要理解这两个词汇，还得回到英文语境中去。
Bypass在英语中有抄小路的意思，在电路中也是这个意思，如下图所示。

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couple在英语中是一对的意思，引申为配对、耦合的意思。如果系统A中的信号引起了系统B中的信号，那么就说A与B系统出现了耦合现象（Coupling），如下图所示。而Decoupling就是减弱这种耦合的意思。
电路中的旁路和去耦
如下图中，直流电源Power给芯片IC供电，在电路中并入了两个电容。相关推荐:常见滤波电路分析技巧。

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旁路
如果Power受到了干扰，一般是频率比较高的干扰信号，可能使IC不能正常工作。在靠近Power处并联一个电容C1，因为电容对直流开路，对交流呈低阻态。频率较高的干扰信号通过C1回流到地，本来会经过IC的干扰信号通过电容抄近路流到了GND。这里的C1就是旁路电容的作用。
去耦
由于集成电路的工作频率一般比较高，IC启动瞬间或者切换工作频率时，会在供电导线上产生较大的电流波动，这种干扰信号直接反馈到Power会使其产生波动。在靠近IC的VCC供电端口并联一个电容C2，因为电容有储能作用，可以给IC提供瞬时电流，减弱IC电流波动干扰对Power的影响。这里的C2起到了去耦电容的作用。
为什么要用两个电容
回到本文最开始提到的问题，为什么要用0.1uF和0.01uF的两个电容？
电容阻抗和容抗计算公式分别如下：

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容抗与频率和电容值成反比，电容越大、频率越高则容抗越小。可以简单理解为电容越大，滤波效果越好。那么有了0.1uF的电容旁路，再加一个0.01uF的电容不是浪费吗？
实际上，对一个特定电容，当信号频率低于其自谐振频率时呈容性，当信号频率高于其自谐振频率时呈感性。当用0.1uF和0.01uF的两个电容并联时，相当于拓宽了滤波频率范围。