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。
高頻旁路電容一般比較小,根據(jù)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。
為什么IC需要自己的去耦電容?
為了保證高頻輸入和輸出。
每個集成電路(IC)都必須使用電容將各電源引腳連接到器件上的地,原因有二:防止噪聲影響其本身的性能,以及防止它傳輸噪聲而影響其它電路的性能。
電力線就像天線一樣,可能會拾取其它地方的高頻(HF)噪聲,然后通過電場、磁場、電磁場和直接傳導(dǎo)等方式耦合到系統(tǒng)中。電源端的高頻噪聲會影響許多電路的性能,因此,必須將IC電源上存在的任何高頻噪聲短接到地。為實現(xiàn)噪聲短接,我們不能使用導(dǎo)體,因為它會造成直流短路,燒毀保險絲,但可以使用電容(通常為1nF至100nF),它不僅能隔直,而且能實現(xiàn)高頻噪聲的短路連接。
1cm導(dǎo)線或PC走線具有大約8nH的電感(5Ω、100MHz時),很難形成短路。用作高頻短路的電容必須具有較低的引線和PC走線電感,因此,各電源電容必須非常靠近它去耦的IC的兩個引腳。選擇內(nèi)部電感較低的電容也很重要,通常使用陶瓷電容。
許多IC中的電路會在電源端產(chǎn)生高頻噪聲,這種噪聲也必須通過跨接在電源上的電容進行短路,以免破壞系統(tǒng)的其它部分。同樣,引線和PC走線的長度至關(guān)重要:一方面,長引線會充當電感,使短路不夠理想;另一方面,長導(dǎo)體會充當天線,通過電場、磁場和電磁場等方式將高頻噪聲傳輸?shù)较到y(tǒng)的其它部分。
因此,每個IC的每個電源引腳都應(yīng)通過電感非常低的電容連接到IC的地引腳,地引腳可能有多個,必須利用較寬的低電感PC走線將所有地引腳接合在一起,使之成為單個低阻抗等電位星型接地點,這一點非常重要。
采用去耦和不采用去耦的緩沖電路(測量結(jié)果)
為帶去耦電容器和不帶去耦電容器(C1 和C2)情況下用于驅(qū)動 R-C 負載的緩沖電路。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。對于沒有去耦電容器的放大器而言,通常會出現(xiàn)穩(wěn)定性低、瞬態(tài)響應(yīng)差、啟動出現(xiàn)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
電源線跡的電感將限制暫態(tài)電流。 去耦電容與器件非常接近,因此電流路徑的電感很小。在暫態(tài)過程中,該電容器可在非常短的時間內(nèi)向器件提供超大量的電流。 未采用去耦電容的器件無法提供暫態(tài)電流,因此放大器的內(nèi)部節(jié)點會下垂(通常稱為干擾)。無去耦電容的器件其內(nèi)部電源干擾會導(dǎo)致器件工作不連續(xù),原因是內(nèi)部節(jié)點未獲得正確的偏置。