電容器的這兩個功能(或功能)都在旁路電容器中使用。
想象一下,您已經設計了一個不錯的運算放大器電路,并開始對其進行原型設計,但失望地發現該電路無法按預期工作或根本無法工作。造成這種情況的主要原因可能是來自電源或內部IC電路的噪聲,甚至來自相鄰IC的噪聲可能已耦合到電路中。
來自電源的噪聲(規則的尖峰脈沖)是不希望的,必須不惜一切代價消除。旁路電容器是防止電源上有害噪聲的第一道防線。
什么是旁路電容器?
通常在集成電路的VCC和GND引腳之間施加一個旁路電容器。旁路電容器消除了電源電壓尖峰的影響,并降低了電源噪聲。
使用“旁路電容器”這個名稱是因為它旁路了電源的高頻分量。它也被稱為去耦電容器,因為它可以將電路的一部分與另一部分解耦(通常,來自電源或其他IC的噪聲被分流,并且在電路的另一部分上的影響減小了)。
旁路電容器通常應用于電路的兩個位置:一個位于電源上,另一個位于每個有源設備(模擬或數字IC)上。
位于電源附近的旁路電容器通過存儲電荷并在必要時釋放電荷(通常在出現尖峰時)來消除電源中的電壓降。
來到IC的VCC和GND引腳附近放置的旁路電容器將能夠滿足開關電路(數字IC)的瞬時電流需求,因為寄生電阻和電感會延遲瞬時電流的傳遞。
旁路電容器如何消除電源噪聲?
要了解旁路電容器如何消除噪聲,您需要首先了解電容器在直流和交流下的工作方式。當電容器跨接在直流電源上時(例如示例中的電池),在電介質上會產生電場,導體之一上帶有正電荷,而另一導體上帶有負電荷。
電容器充電時,瞬態電流從電源中流出。但是,當電容器上的電荷達到最大值(由Q = CV確定)時,電容器導電板之間的電場會使電源的電場無效,并且不再有電荷流過電容器。
因此,在直流電路中,電容器充電至電源電壓并阻止任何電流流過該電容器。
當電容器跨時變交流電源連接時,由于充電和放電循環,電流流過的電阻很小或沒有電阻。
請記住,將旁路電容器跨接在電源上時,它為從電源到地的噪聲(本質上是交流信號)提供了一條低電阻路徑。因此,旁路電容器利用交流信號將電源旁路。
由于DC被電容器阻止,它將通過電路而不是通過電容器接地,這就是旁路電容使用的原因,該電容器也稱為去耦電容器。
旁路電容器注意事項
沒有旁路電容或旁路不當的電路會產生嚴重的電源干擾,并可能導致電路故障。因此,電路中必須使用適當的旁路電容。
以下是選擇旁路電容器時必須考慮的一些注意事項。
● 電容器種類
● 電容器放置
● 電容器尺寸
● 輸出負載效應
● 電容器種類
在高頻電路中,旁路電容器的引線電感是重要的因素。在> 100MHz之類的高頻下切換時,電源軌上會產生高頻噪聲,并且電源中的這些諧波與高引線電感一起將導致電容器充當開路。