什么是旁路电容?教程|应用程序

在本教程中,我们将了解电容器作为旁路电容或去耦电容的主要应用之一亚博彩票下载。

我们知道,电容器是一种能以电场形式储存能量并以预定的时间和速度释放能量的电子装置。此外,电容器阻断直流电,通过交流电。

电容器的这些特征(或功能)都用于旁路电容器。

介绍

想象一下,您已经设计了一个漂亮的运算放大器电路,并开始原型设计并失望,发现电路无法按预期工作或根本不起作用。这可能是来自电源或内部IC电路的噪声,或者甚至来自相邻IC可能已经耦合到电路中。

由于有规律的尖峰而产生的电源噪音是不可取的,必须不惜任何代价加以消除。旁路电容作为第一道防线,以防止不必要的噪音电源。

什么是旁路电容?

旁路电容通常在集成电路的VCC和GND引脚之间应用。旁路电容消除了电压尖峰对电源的影响,并降低了电源噪声。

旁路电容的名称是用于旁路电源的高频组件。它也被称为解耦电容,因为它将电路的一部分与其他部分解耦(通常,来自电源或其他集成电路的噪声被分流,其对电路的另一部分的影响降低)。

旁路电容一般应用于电路的两个位置:一个在电源,另一个在每个有源器件(模拟或数字IC)。

旁路电容放置在电源附近消除电压下降的电源通过存储电荷和释放他们在必要时(通常,当一个尖峰发生)。

旁路电容教程

旁路电容放置在IC的VCC和GND引脚附近,将能够满足开关电路(数字IC)的瞬时电流需求,因为寄生电阻和电感延迟了瞬时电流的传递。

旁路电容如何消除电源噪音?

了解旁路电容器可以消除噪音,首先需要了解电容在直流和交流工作。当一个电容器连接直流电源,像电池从例子中,电场穿过介质开发一个正电荷的导体和负电荷。

当电容器充电时,一个瞬态电流从电源流过。但当电容上的电荷达到最大值时(由Q = CV决定),电容导电板之间的电场抵消了电源的电场,不再有电荷流过电容。

因此,在DC电路中,电容器对电源电压充电,并阻止通过它的任何电流的流量。

当电容器在时间变化的交流电源上连接时,由于充电和放电循环,电流随着电阻很少或没有阻力。

当旁路电容放置在电源上时,它可以为旁路电容放置时,为从电源到地,为噪声(这基本上是交替信号)提供低电阻路径。因此,旁路电容器用鼻子信号分流电源。

由于DC被电容器阻挡,因此它将通过电路而不是通过电容到地。这是原因;该电容器也称为去耦电容。

旁路电容器考虑因素

没有旁路电容或不正确旁路的电路可以产生严重的功率干扰,并可能导致电路故障。因此,必须在电路中使用适当的旁路电容。

以下是在选择旁路电容时必须考虑的一些考虑因素。

  • 电容器类型
  • 电容器展示位置
  • 电容的大小
  • 输出负载效应

电容器类型

在高频电路中,旁路电容的铅电感是一个重要因素。在高频时切换> 100MHz时,在电源轨上产生高频噪声,并且这些谐波与高铅电感的组合将导致电容器充当开路。

这可以防止电容器在需要时提供必要的电流,以便保持稳定的供应。Hence, when selecting a capacitor for bypassing power supply from internal noise of the device (integrated circuit), a capacitor with low lead inductance must be selected.

MLCC或多层陶瓷芯片电容器是旁路供电的首选选择。

电容器展示位置

旁路电容的放置非常简单。通常,旁路电容器尽可能接近设备的电源销。如果距离增加,PCB上的额外Tack可以转换为串联电感器和串联电阻,这降低了电容器的有用带宽。

因此,更长的PCB线路之间的功率引脚和旁路电容增加电感,并破坏了引入旁路电容的目的在第一。

电容的大小

旁路电容器的尺寸对于确定电容器在需要时向设备供应瞬时电流的能力至关重要。在确定电容器的尺寸时有两件事可以考虑。

  • 将PIN从低到高电平切换时所需的电流量
  • 最大脉冲回转率来计算电容器的最大电流

输出负载效应

如果输出负载是纯电阻性的,那么频率不影响输出的上升和下降次数。然而,如果输出负载是容性的,频率的增加将导致更高的暂态电流和电源振荡。

旁路电容在放大器中的作用

以下图像显示了分压器偏置放大器的电路图。电阻器R1,R2,RC和重新帮助晶体管大致在负载线的中间的Q点偏置。电阻重新增加Q点的稳定性。

旁路电容教程放大器中的旁路电容

输入和输出分别有两个耦合电容C1和C2。C1将交流信号源耦合到晶体管的基座,而C2将放大信号耦合到负载。

但讨论设备是旁路电容器CE。由于AC信号的放大,发射极电流的幅度大。如果没有旁路电容,则大型交流发射器电流通过发射极电阻器RE流过RE的大型交流电压降。

这导致小型AC基极电流随着从VIN的重复减去的电压降。因此,输出电压降低,电压增益大幅减少。

我们需要为交流发射极电流提供低阻抗路径,以从发射器流到地,以防止电压增益的损失。这可以通过将发射器与地之间的电容连接到旁路电容器之间来实现,以绕过AC发射极电流。

使用旁路电容器?

几乎所有模拟和数字设备都使用旁路电容器。在这些设备中,旁路电容通常是电容器或值0.1μF,非常紧密地放置在电源引脚上。电源源也使用旁路电容,通常是10μF电容器。

旁路电容的取值取决于设备,供电时为10µF ~ 100µF,集成电路通常为0.1µF或根据运行频率而定。

如果设备的带宽约为1MHz,则使用1μF旁路电容。如果带宽约为10MHz或更高,则使用0.1μF电容。

在某些应用中,并行旁路电容器网络用于过滤各种频率。

旁路电容教程多重旁路电容

电路中的每个活动设备都必须具有靠近电源引脚的旁路电容。如果有多个旁路电容,则必须将较小的容量电容器靠近设备放置。

在模拟电路中,旁路电容通常将电源上的高频元件重定向到地。否则,这些信号将通过电源引脚进入敏感的模拟IC。如果在模拟电路中没有使用旁路电容,则很有可能将噪声引入信号路径。

使用微处理器和控制器的数字电路中的旁路电容器的使用略有不同。旁路电容在数字电路中的主要功能是充当电荷储存器。

在数字电路中,逻辑门的开关频率很高,在开关过程中需要大电流。寄生电阻和电感将不允许在开关过程中需要的巨大电流的突然流动。

因此,旁路尽可能靠近功率管脚,以减少寄生电感,将提供瞬时电流之前的电源可以踢入。

旁路电容器的应用

旁路电容器的主要目的是在通过期望的DC时分流电源的不期望的高频分量。以下是旁路电容器的三个主要应用领域。

补偿当前的需求

旁路电容器用于在需要时提供必要的电流。例如,从放大器到扬声器的驱动电流根据信号而变化,放大器输出的电流需求取决于信号的响度。

输出处的这种变化电流会导致从电源汲取的不同电流。功率中的这些变化可能导致通过电源耦合到信号线的波动。

旁路电容器可以有助于通过充当临时电流源来降低波动。

电源过滤器

在电源中,大旁路电容通常为100μF或1000μF或更大,用于过滤整流正弦波的纹波。

数字系统

在数字电路中,所有IC的VCC和GND引脚之间使用旁路电容,这有助于在IC的推荐范围内保持稳定的电源,也可以消除高频信号进入电源。此外,它们还在快速开关电路中充当瞬时电流提供者。

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