1. 旁路和去耦

先談兩個(gè)比較重要的概念：旁路電容(Bypass Capacitor)，去耦電容(Decoupling Capacitor)。

只要是設(shè)計(jì)過(guò)硬件電路的同學(xué)肯定對(duì)這兩個(gè)詞不陌生，但真正理解這兩個(gè)概念的可能并不多。

Bypass:pass 是通過(guò)的意思，by pass 從靠近的地方，從旁邊通過(guò)。大路不走走小路，主路不走走輔路。

Decoupling:Couple 一對(duì)，一雙。動(dòng)詞引申為配對(duì)，連接的意思。如果系統(tǒng)A中出現(xiàn)的事物(信號(hào))引起了系統(tǒng)B中一事物(信號(hào))的出現(xiàn)，或者反過(guò)來(lái)，那么我們就說(shuō)系統(tǒng)A與系統(tǒng)B出現(xiàn)了耦合(Coupling)。De coupling 即減弱這種耦合。

2. 電源旁路和去耦電路例子

下面我們看一個(gè)例子，直流電源 給芯片供電。

a. 如果電源受到了干擾 (可能通過(guò)220V市電進(jìn)入電源系統(tǒng)，一般為頻率比較高的信號(hào))，那么干擾信號(hào)會(huì)通過(guò)Power 和IC之間的電源線傳導(dǎo)到IC，如果干擾過(guò)強(qiáng)可能導(dǎo)致IC芯片不能正常工作。在靠近電源輸出的位置加入一個(gè)電容C1，因?yàn)殡娙輰?duì)直流呈開(kāi)路，對(duì)交流呈低阻，頻率較高的干擾信號(hào)通過(guò)C1回流到地。本來(lái)會(huì)從IC走的干擾信號(hào)此時(shí)繞過(guò)IC直接到地了，所以我們稱(chēng)C1為旁路電容 (Bypass Capacitor)，即把IC旁路掉了。

b. 現(xiàn)在的集成電路工作頻率一般比較高。當(dāng)IC瞬間啟動(dòng)，或切換工作頻率時(shí)，會(huì)在供電導(dǎo)線上造成較大的電流波動(dòng)。這種波動(dòng)沿著導(dǎo)線反向傳導(dǎo)到電源后，會(huì)造成電源的波動(dòng)。即IC 的波動(dòng)耦合到了電源。當(dāng)在貼近IC的電源端口VCC放置一個(gè)電容C2后，我們知道電容有儲(chǔ)能的作用，可以給IC提供瞬時(shí)電流，減弱了IC 電流波動(dòng)向電源的傳導(dǎo)。所以我們稱(chēng)C2為去耦電容。

當(dāng)然我們會(huì)發(fā)現(xiàn)旁路電容C1同時(shí)也有去耦的作用，去耦電容 C2同時(shí)也有旁路的作用。

3. 理論和實(shí)踐的距離

回到我們開(kāi)始那個(gè)令人困惑的問(wèn)題。我們知道電容阻抗計(jì)算公式：

阻抗 Z=1/jωC

容抗 Xc=1/ωC=1/2πfC

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。那么0.1uF的電容容抗比0.01uF的小10倍。對(duì)某一頻率的干擾信號(hào)來(lái)說(shuō)，如果能被容抗大的0.01uF的旁路掉，那么應(yīng)該更容易通過(guò)容抗更小的0.1uF的電容旁路。那多加一個(gè)0.01uF的電容不是有點(diǎn)兒浪費(fèi)嗎？

現(xiàn)實(shí)的貼片電容由于引線，介質(zhì)的非理想性，在一個(gè)電容器件中存在電感特性，電阻特性。對(duì)于一個(gè)特定的電容，當(dāng)頻率低于某個(gè)值時(shí)元件呈容性，當(dāng)頻率高于此頻率時(shí)原件呈感性。這個(gè)頻率為此電容的自諧振頻率。當(dāng)我們用一個(gè)0.1uF 和一個(gè)0.01uF 的電容并聯(lián)時(shí)，相當(dāng)于拓寬了濾波頻率范圍。