退耦电容原理--退藕电容的一般配置原则

退耦电容原理
所谓退耦，既防止前后电路网络电流大小变化时，在供电电路中所形成的电流冲动对网络的正常工作产生影响。

换言之，退耦电路能够有效的消除电路网络之间的寄生耦合。

退耦滤波电容的取值通常为47~200μF，退耦压差越大时，电容的取值应越大。

所谓退耦压差指前后电路网络工作电压之差。

如下图为典型的RC退耦电路，R起到降压作用：
大家看到图中，在一个大容量的电解电容C1旁边又并联了一个容量很小的无极性电容C2
原因很简单，因为在高频情况下工作的电解电容与小容量电容相比，无论在介质损耗还是寄生电感等方面都有显著的差别（由于电解电容的接触电阻和等效电感的影响，当工作频高于谐振频率时，电解电容相当于一个电感线圈，不再起电容作用）。

在不少典型电路，如电源退耦电路，自动增益控制电路及各种误差控制电路中，均采用了
大容量电解电容旁边并联一只小电容的电路结构，这样大容量电解电容肩负着低频交变信号的退耦，滤波，平滑之作用；而小容量电容则以自身固有之优势，消除电路网络中的中，高频寄生耦合。

在这些电路中的这一大一小的电容均称之为退耦电容。

Re: 大电容由于容量大，所以体积一般也比较大，且通常使用多层卷绕的方式制作，这就导致了大电容的分布电感比较大（也叫等效串联电感，英文简称ESL）。

电感对高频信号的阻抗是很大的，所以，大电容的高频性能不好。

而一些小容量电容则刚刚相反，由于容量小，因此体积可以做得很小（缩短了引线，就减小了ESL，因为一段导线也可以看成是一个电感的），而且常使用平板电容的结构，这样小容量电容就有很小ESL 这样它就具有了很好的高频性能，但由于容量小的缘故，对低频信号的阻抗大。

所以，如果我们为了让低频、高频信号都可以很好的通过，就采用一个大电容再并上一个小电容的方式。

常使用的小电容为 0.1uF的瓷片电容，当频率更高时，还可并联更小的电容，例如几pF，几百pF的。

而在数字电路中，一般要给每个芯片的电源引脚上并联一个0.1uF的电容到地（这个电容叫做退耦电容，当然也可以理解为电源滤波电容,越靠近芯片越好），因为在这些地方的信号主要是高频信号，使用较小的电容滤波就可以了。

Re:
在电源的输出端并联一个适当的电容，犹如水库的缓冲作用，可以大大减小负载等的波动对电源的影响，这就是退耦作用。

在许多地方，类似的方法用得很多，总的说可以稳定某处的电位，让波动成分“消化”在电容之中，别去影响受保护的电路部分.
退藕电容的一般配置原则
由于大部分能量的交换也是主要集中于器件的电源和地引脚，而这些引脚又是独立的直接和地电平面相连接的。

这样，电压的波动实际上主要是由于电流的不合理分布引起。

但电流的分布不合理主要是由于大量的过孔和隔离带造成的。

这种情况下的电压波动将主要传输和影响到器件的电源和地线引脚上。

为减小集成电路芯片电源上的电压瞬时过冲，应该为集成电路芯片添加去耦电容。

这可以有效去除电源上的毛刺的影响并减少在印制板上的电源环路的辐射。

当去耦电容直接连接在集成电路的电源管腿上而不是连接在电源层上时，其平滑毛刺的效果最好。

这就是为什么有一些器件插座上带有去耦电容，而有的器件要求去耦电容距器件的距离要足够的小。

去耦电容配置的一般原则如下：
● 电源输入端跨接一个10～100uF的电解电容器，如果印制电路板的位置允许，采用100uF以上的电解电容器的抗干扰效果会更好。

● 为每个集成电路芯片配置一个0.01uF的陶瓷电容器。

如遇到印制电路板空间小而装不下时，可每4～10个芯片配置一个1～10uF钽电解电容器，这种器件的高频阻抗特别小，在500kHz～20MHz范围内阻抗小于1Ω，而且漏电流很小（0.5uA以下）。

● 对于噪声能力弱、关断时电流变化大的器件和ROM、RAM等存储型器件，应在芯片的电源线（Vcc）和地线（GND）间直接接入去耦电容。

● 去耦电容的引线不能过长，特别是高频旁路电容不能带引线。

● 在印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时．操作它们时均会产生较大火花放电，必须RC 电路来吸收放电电流。

一般 R 取 1 ~ 2K，C取2.2 ~ 47UF。

● CMOS的输入阻抗很高，且易受感应，因此在使用时对不用端要接地或接正电源。

● 设计时应确定使用高频低频中频三种去耦电容，中频与低频去耦电容可根据器件与PCB功耗决定,可分别选47-1000uF和470-3300uF；高频电容计算为: C=P/V*V*F。

● 每个集成电路一个去耦电容。

每个电解电容边上都要加一个小的高频旁路电容。

● 用大容量的钽电容或聚酷电容而不用电解电容作电路充放电储能电容。

使用管状电时，外壳要接地。

1.14.2、配置电容的经验值
好的高频去耦电容可以去除高到1GHZ的高频成份。

陶瓷片电容或多层陶瓷电容的高频特性较好。

设计印刷线路板时，每个集成电路的电
源，地之间都要加一个去耦电容。

去耦电容有两个作用：一方面是本集成电路的蓄能电容，提供和吸收该集成电路开门关门瞬间的充放电能；另一方面旁路掉该器件的高频噪声。

数字电路中典型的去耦电容为0.1uf的去耦电容有5nH分布电感，它的并行共振频率大约在7MHz 左右，也就是说对于10MHz以下的噪声有较好的去耦作用，对40MHz 以上的噪声几乎不起作用。

1uf，10uf电容，并行共振频率在20MHz以上，去除高频率噪声的效果要好一些。

在电源进入印刷板的地方和一个1uf或10uf的去高频电容往往是有利的，即使是用电池供电的系统也需要这种电容。

每10片左右的集成电路要加一片充放电电容，或称为蓄放电容，电容大小可选10uf。

最好不用电解电容，电解电容是两层溥膜卷起来的，这种卷起来的结构在高频时表现为电感，最好使用胆电容或聚碳酸酝电容。

去耦电容值的选取并不严格，可按C=1/f计算；即10MHz 取0.1uf。

由于不论使用怎样的电源分配方案，整个系统会产生足够导致问题发生的噪声，额外的过滤措施是必需的。

这一任务由旁路电容完成。

一般来说，一个1uf-10uf 的电容将被放在系统的电源接入端，板上每个设备的电源脚与地线脚之间应放置一个0.01uf-0.1uf 的电容。

旁路电容就是过滤器。

放在电源接入端的大电容（约10uf）用来过滤板子产生的低频（比如60hz 线路频率）。

板上工作中的设备产生的噪声会产生从100mhz 到更高频率间的合共振（harmonics）。

每个芯片间都要放置旁路电容，这些电容比较小，大约0.1u 左右。

一、自激：
你说的是运放的自激吧----运放的自激有多种可能引起:
1. 补偿不足. 例如OP37等运放,在设计时,为了提高
高频响应,其补偿量较小,当反馈较深时会出现自激现象.通过
测量其开环响应的BODE图可知,随着频率的提高,运放的开环增
益会下降,如果当增益下降到0db之前,其相位滞后超过180度,
则闭环使用必然自激.
2. 电源回馈自激.从运算放大器的内部结构分析,他是一个多级
的放大电路,一般的运放都由3级以上电路组成,前级完成高增益
放大和电位的移动,第2级完成相位补偿功能,末级实现功率放大.
如果供给运放的电源的内阻较大,末级的耗电会造成电源的波动,
此波动将影响前级的电路的工作,并被前级放大,造成后级电路更
大的波动,如此恶性循环,从而产生自激.
3. 外界干扰. 确切的说,这并不算自激,但现象和自激相似.输出
产生和输入无关的信号.因为我们处于一个电磁波笼罩的环境之中, 有50Hz和100Hz的工频干扰,数百Hz的中波广播干扰,数MHz的短波
干扰,几十到几百Hz的电视广播和FM广播干扰,1GHz左右的无线通讯干扰等.如果电路设计屏蔽不佳,干扰自然会引入电路,并被放
大.
如果电路出现自激现象,首先应该判断是哪种原因造成的.第一种
自激出现在运放闭环使用,而且增益较低的情况下,一般只有增益
小于10的情况下才能出现.其实这种自激最好解决,正确的选择运
放即可,对于一些高速运放,其厂家手册中都会注明最低的闭环增益. 与此相反,后两种情况都是在高增益情况下发生,这一点非常
重要,可以准确的判断自激的原因.
相对而言,后两种自激较难解决,本人不谦虚的说,只有具有
一定的模拟电路设计经验,才有可能避免以上情况的发生.基本原
则是尽量增加地线的面积,在运放供电引脚附近,一定是附近增加
高频退偶电容,采用高频屏蔽等方法消除自激,减小干扰.
以上仅够参考
二、电容在电路中的作用：
具有隔断直流、连通交流、阻止低频的特性,广泛应用在耦合、
隔直、旁路、滤波、调谐、能量转换和自动控制等。

1、滤波电容：它接在直流电压的正负极之间，以滤除直流电源中不需要的交流成分，使直流电平滑，通常采用大容量的电解电容，也可以在电路中同时并接其它类型的小容量电容以滤除高频交流电。

2、退耦电容：并接于放大电路的电源正负极之间，防止由电源内阻形成的正反馈而引起的寄生振荡。

3、旁路电容：在交直流信号的电路中，将电容并接在电阻两端或由电路的某点跨接到公共电位上，为交流信号或脉冲信号设置一条通路，
避免交流信号成分因通过电阻产生压降衰减。

4、耦合电容：在交流信号处理电路中，用于连接信号源和信号处理电
路或者作为两放大器的级间连接，用于隔断直流，让交流信号或脉冲信号通过，使前后级放大电路的直流工作点互不影响。

5、调谐电容：连接在谐振电路的振荡线圈两端，起到选择振荡频率的
作用。

6、衬垫电容：与谐振电路主电容串联的辅助性电容，调整它可使振荡
信号频率范围变小，并能显著地提高低频端的振荡频率。

7、补偿电容：与谐振电路主电容并联的辅助性电容，调整该电容能使
振荡信号频率范围扩大。

8、中和电容：并接在三极管放大器的基极与发射极之间，构成负反馈
网络，以抑制三极管极间电容造成的自激振荡。

9、稳频电容：在振荡电路中，起稳定振荡频率的作用。

10、定时电容：在RC时间常数电路中与电阻R串联，共同决定充放电
时间长短的电容。

11、加速电容：接在振荡器反馈电路中，使正反馈过程加速，提高振荡信号的幅度。

12、缩短电容：在UHF高频头电路中，为了缩短振荡电感器长度而串联的电容。

13、克拉波电容：在电容三点式振荡电路中，与电感振荡线圈串联的电容，起到消除晶体管结电容对频率稳定性影响的作用。

14、锡拉电容：在电容三点式振荡电路中，与电感振荡线圈两端并联的电容，起到消除晶体管结电容的影响，使振荡器在高频端容易起振。

15、稳幅电容：在鉴频器中，用于稳定输出信号的幅度。

16、预加重电容：为了避免音频调制信号在处理过程中造成对分频量衰减和丢失，而设置的RC高频分量提升网络电容。

17、去加重电容：为了恢复原伴音信号，要求对音频信号中经预加重所提升的高频分量和噪声一起衰减掉，设置RC在网络中的电容。

18、移相电容：用于改变交流信号相位的电容。

19、反馈电容：跨接于放大器的输入与输出端之间，使输出信号回输到输入端的电容。

20、降压限流电容：串联在交流回路中，利用电容对交流电的容抗特性，对交流电进行限流，从而构成分压电路。

21、逆程电容：用于行扫描输出电路，并接在行输出管的集电极与发射极之间，以产生高压行扫描锯齿波逆程脉冲，其耐压一般在1500伏
以上。

22、S校正电容：串接在偏转线圈回路中，用于校正显象管边缘的延伸线性失真。

23、自举升压电容：利用电容器的充、放电储能特性提升电路某点的电位，使该点电位达到供电端电压值的2倍。

24、消亮点电容：设置在视放电路中，用于关机时消除显象管上残余亮点的电容。

25、软启动电容：一般接在开关电源的开关管基极上，防止在开启电源时，过大的浪涌电流或过高的峰值电压加到开关管基极上，导致开关管损坏。

26、启动电容：串接在单相电动机的副绕组上，为电动机提供启动移相交流电压，在电动机正常运转后与副绕组断开。

27、运转电容：与单相电动机的副绕组串联，为电动机副绕组提供移相交流电流。

在电动机正常运行时，与副绕组保持串接。

三、去耦电容的接法：
去耦电容是并在电源与地间的，利用的是电容的充放电效应平滑电源波形，去耦针对的是高频信号，低频则称滤波，波动幅度越大需要的
电容容量也越大，只是通常去耦电容对付的高频成份能量都不大，所以小容量电容就可以了，而且小容量电容的制造工艺保证了其具有较低的串联等效电感，因而具有更好的高频特性.
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