|为什么电路中总是摆两个0.1uF和0.01uF的电容?

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|为什么电路中总是摆两个0.1uF和0.01uF的电容?

一、旁路和去耦
【|为什么电路中总是摆两个0.1uF和0.01uF的电容?】旁路电容(Bypass Capacitor)和去耦电容(Decoupling Capacitor)这两个概念在电路中是常见的 , 但是真正理解起来并不容易 。
要理解这两个词汇 , 还得回到英文语境中去 。
Bypass在英语中有抄小路的意思 , 在电路中也是这个意思 , 如下图所示 。

couple在英语中是一对的意思 , 引申为配对、耦合的意思 。 如果系统A中的信号引起了系统B中的信号 , 那么就说A与B系统出现了耦合现象(Coupling) , 如下图所示 。 而Decoupling就是减弱这种耦合的意思 。
二、电路中的旁路和去耦
如下图中 , 直流电源Power给芯片IC供电 , 在电路中并入了两个电容 。

1)旁路
如果Power受到了干扰 , 一般是频率比较高的干扰信号 , 可能使IC不能正常工作 。
在靠近Power处并联一个电容C1 , 因为电容对直流开路 , 对交流呈低阻态 。
频率较高的干扰信号通过C1回流到地 , 本来会经过IC的干扰信号通过电容抄近路流到了GND 。 这里的C1就是旁路电容的作用 。
2)去耦
由于集成电路的工作频率一般比较高 , IC启动瞬间或者切换工作频率时 , 会在供电导线上产生较大的电流波动 , 这种干扰信号直接反馈到Power会使其产生波动 。
在靠近IC的VCC供电端口并联一个电容C2 , 因为电容有储能作用 , 可以给IC提供瞬时电流 , 减弱IC电流波动干扰对Power的影响 。 这里的C2起到了去耦电容的作用 。
三、为什么要用2个电容
回到本文最开始提到的问题 , 为什么要用0.1uF和0.01uF的两个电容?
电容阻抗和容抗计算公式分别如下:

容抗与频率和电容值成反比 , 电容越大、频率越高则容抗越小 。 可以简单理解为电容越大 , 滤波效果越好 。
那么有了0.1uF的电容旁路 , 再加一个0.01uF的电容不是浪费吗?
实际上 , 对一个特定电容 , 当信号频率低于其自谐振频率时呈容性 , 当信号频率高于其自谐振频率时呈感性 。
当用0.1uF和0.01uF的两个电容并联时 , 相当于拓宽了滤波频率范围 。
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