|一文理解滤波电容的原理与作用,分清旁路电容和去耦电容


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【|一文理解滤波电容的原理与作用,分清旁路电容和去耦电容】
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在不同的应用电路中 , 滤波电容有不同的名称和叫法 , 一般我们常见的滤波电容包含旁路电容、滤波电容、去耦电容三种称呼 。
滤波电容通常是指用在电源整流后的电容 , 它可以将整流电路交流整流为脉动直流 , 通过充放电加以平滑的电容 , 这种电容大部分都是电解电容 , 而且容量值较大 , 为微法级的电容 。

灯泡上下两端箭头可以看出电流只能从上往下流了 , 它把两个方向的交流电变成了固定方向的直流电 , 这就是滤波电容的作用 。
要了解旁路电容(Bypass Capacitor)和去耦电容(Decoupling Capacitor) , 需要先谈两个比较重要的概念 。
Bypass:pass是通过的意思 , by pass 从靠近的地方 , 从旁边通过 。

Decoupling:Couple 一对 , 一双 。 动词引申为配对 , 连接的意思 。 如果系统A中出现的事物(信号)引起了系统B中一事物(信号)的出现 , 或者反过来 , 那么我们就说系统A与系统B出现了耦合(Coupling) 。 Decoupling 即减弱这种耦合 。

电源旁路和去耦电路的例子 , 直流电源 (Power) 给芯片 (IC) 供电 。

a. 如果电源受到了干扰 (可能通过220V市电进入电源系统 , 一般为频率比较高的信号) , 那么干扰信号会通过Power 和IC之间的电源线传导到IC , 如果干扰过强可能导致IC芯片不能正常工作 。 现在在靠近电源输出的位置加入一个电容C1 , 因为电容对直流呈开路 , 对交流呈低阻 , 频率较高的干扰信号通过C1回流到地 。 本来会从IC走的干扰信号此时绕过IC直接到地了 , 所以称C1为旁路电容 (Bypass Capacitor) , 即把IC旁路掉了 。
b. 现在的集成电路工作频率一般比较高 。 当IC瞬间启动 , 或切换工作频率时 , 会在供电导线上造成较大的电流波动 。 这种波动沿着导线反向传导到电源后 , 会造成电源的波动 。 即IC 的波动耦合到了电源 。 当在贴近IC的电源端口VCC放置一个电容C2后 , 电容有储能的作用 , 可以给IC提供瞬时电流 , 减弱了IC 电流波动向电源的传导 。 所以称C2为去耦电容 。 当然旁路电容C1同时也有去耦的作用 , 去耦电容 C2同时也有旁路的作用 。
旁路电容、滤波电容、去耦电容工作示意图

a.旁路电容主要对输入信号进行滤波处理;功能主要是要减小电路里面纹波的幅值 , 从而保证电路正常工作 。
b.滤波电容主要对电源进行滤波处理 , 功能主要是要减小电源纹波的幅值 , 从而保证电路正常工作 。
c.去耦电容主要对输出信号的干扰作为滤除对象;功能主要有两个;1、储能 , 主要是负载瞬态电流发生变化时 , 电容对负载放 , 担负局部电源作用;2、阻抗 , 主要是降低电源系统的交流阻抗 。