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  • EMC防護(hù)中的濾波電容
    EMC防護(hù)中的濾波電容
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  •   發(fā)布日期: 2021-11-01  瀏覽次數(shù): 1,467

    ? ? ? ?在 EMC 防護(hù)中,旁路和去耦是兩個重要的概念。只要是設(shè)計過硬件電路的同學(xué)肯定對這兩個詞不陌生。誰沒有用過旁路電容(Bypass Capacitor)和去耦電容(Decoupling Capacitor)呢。 在網(wǎng)上一搜也有一大堆的資料。

    ? ? ? ? 但真正理解這兩個概念并合理運用的可能并不多。我剛畢業(yè)時就問過我的師傅,為什么總是在電路里擺兩個 0.1uF 和 0.01uF 的電容。當(dāng)時我的師傅比我年齡大很多。他很遺憾的看著我說:”噢,不都是這樣設(shè)計嗎?” 于是,我被這個小問題,繼續(xù)折磨了很多年。你要知道當(dāng)年互聯(lián)網(wǎng)還不普及,某歌某度還不知道在哪兒呢。

    旁路和去耦

    旁路電容(Bypass Capacitor)和去耦電容(Decoupling Capacitor)這兩個概念在電路中是常見的,但是真正理解起來并不容易。

    要理解這兩個詞匯,還得回到英文語境中去。

    Bypass在英語中有抄小路的意思,在電路中也是這個意思。

    couple在英語中是一對的意思,引申為配對、耦合的意思。如果系統(tǒng)A中的信號引起了系統(tǒng)B中的信號,那么就說A與B系統(tǒng)出現(xiàn)了耦合現(xiàn)象(Coupling),如下圖所示。而Decoupling就是減弱這種耦合的意思。

    電路中的旁路和去耦

    如下圖中,直流電源Power給芯片IC供電,在電路中并入了兩個電容。

    poYBAGF_R6iAVQzOAABP-86_lGE387

    旁路

    如果Power受到了干擾,一般是頻率比較高的干擾信號,可能使IC不能正常工作。在靠近Power處并聯(lián)一個電容C1,因為電容對直流開路,對交流呈低阻態(tài)。頻率較高的干擾信號通過C1回流到地,本來會經(jīng)過IC的干擾信號通過電容抄近路流到了GND。這里的C1就是旁路電容的作用。

    去耦

    由于集成電路的工作頻率一般比較高,IC啟動瞬間或者切換工作頻率時,會在供電導(dǎo)線上產(chǎn)生較大的電流波動,這種干擾信號直接反饋到Power會使其產(chǎn)生波動。在靠近IC的VCC供電端口并聯(lián)一個電容C2,因為電容有儲能作用,可以給IC提供瞬時電流,減弱IC電流波動干擾對Power的影響。這里的C2起到了去耦電容的作用。

    為什么要用兩個電容

    回到本文最開始提到的問題,為什么要用0.1uF和0.01uF的兩個電容?

    電容阻抗和容抗計算公式分別如下:

    poYBAGF_R6iANOnNAAAH6fDAiHM215

    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。可以簡單理解為電容越大,濾波效果越好。那么有了0.1uF的電容旁路,再加一個0.01uF的電容不是浪費嗎?

    實際上,對一個特定電容,當(dāng)信號頻率低于其自諧振頻率時呈容性,當(dāng)信號頻率高于其自諧振頻率時呈感性。當(dāng)用0.1uF和0.01uF的兩個電容并聯(lián)時,相當(dāng)于拓寬了濾波頻率范圍。


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