一文詳解去耦電容與旁路電容的區(qū)別

一、名詞定義：

旁路(bypass)電容：pass是通過的意思，bypass指從靠近的地方，從旁邊通過。大路不走走小路，主路不走走輔路。所以，旁路電容可以理解成把信號(hào)高頻成分旁路掉的電容。

去耦(decoupling)電容：Coupling，是耦合的意思。如果系統(tǒng)A中出現(xiàn)的“事物”引起了系統(tǒng)B中一“事物”的出現(xiàn)，或者反之。這里“事物”指一些不希望出現(xiàn)的干擾信號(hào)，那么我們就說系統(tǒng)A與系統(tǒng)B出現(xiàn)了耦合。Decoupling，即是減弱耦合的意思。因此，去耦電容是在電路中發(fā)揮去耦作用的電容。

我們經(jīng)常提到像去耦、耦合、濾波等說法，是從電容器在電路中所發(fā)揮的具體功能的角度去稱呼的，這些稱呼屬于同一個(gè)概念層次，而旁路則只是一種途徑，一種手段，一種方法。

二、如何判斷電路中的電容是去耦還是旁路?

比如以下電路圖中的電容C1、C2、C3，你分得出誰是去耦電容，誰是旁路電容嗎?

我們可以分別從電源模塊、IC1、IC2角度來進(jìn)行分析判斷，在實(shí)際電路中進(jìn)一步理解去耦電容和旁路電容。

1、電源模塊角度

站在電源模塊的角度，我們不希望電源模塊自身的干擾傳到下一級(jí)IC1中。下圖顯示了電源模塊輸出會(huì)含有高頻噪聲和低頻紋波干擾。

為此在電源模塊和IC1之間加入電容C1和C2，以濾除干擾信號(hào)。其中，C1采用大容值10uF，利用電容的充放電功能起到電池蓄能作用，滿足IC1對(duì)驅(qū)動(dòng)電流的需求，從而消除頻率較低的紋波干擾。而C2則往往采用小容值0.1uF，以濾除較高頻段的噪聲干擾。

所以對(duì)于電源模塊而言，C1發(fā)揮了濾除低頻干擾和蓄能的功能，C2發(fā)揮了濾除高頻干擾的功能，兩者都是去耦電容。

2、IC1角度

站在IC1的角度，前級(jí)輸入中除了需要的直流供電外還包含了高頻和低頻的干擾，IC1自然不希望干擾信號(hào)進(jìn)入內(nèi)部，所以C1和C2就提供了對(duì)地路徑，將直流成分以外的信號(hào)通過C1和C2流向系統(tǒng)地。

所以對(duì)于IC1來說，C1和C2幫助它旁路掉干擾信號(hào)，屬于旁路電容。

3、IC2角度

站在IC2角度，當(dāng)IC1的輸出信號(hào)傳輸?shù)絀C2系統(tǒng)中時(shí)，為防止IC1在工作中產(chǎn)生的高頻干擾輸入到IC2中，所以放置了電容C3來濾除干擾，因此對(duì)于IC2來說C3是旁路電容。

但此時(shí)如果再次站在IC1的角度，它不希望干擾耦合到IC2，C3此時(shí)又可以稱為去耦電容。

總結(jié)C1、C2、C3如下：

是不是感覺兩者沒有區(qū)別了?分析的角度不同，電容的叫法就會(huì)不同。所以具體叫什么不重要，能夠解決問題才是關(guān)鍵。

回歸主題，去耦電容和旁路電容的區(qū)別是什么?編者勉強(qiáng)地從兩個(gè)方面做了區(qū)分以便大家理解，但僅供參考，因?yàn)閮烧卟]有明確的區(qū)別界限。

三、去耦電容和旁路電容的2個(gè)主要區(qū)別

1、使用位置的區(qū)別：

去耦電容，強(qiáng)調(diào)使用在系統(tǒng)輸出pin腳，用來濾除系統(tǒng)自身產(chǎn)生的干擾防止耦合到下一級(jí)系統(tǒng);

旁路電容，強(qiáng)調(diào)使用在系統(tǒng)輸入pin腳，用來濾除系統(tǒng)不需要的高頻干擾信號(hào)。

2、使用的容值大小的區(qū)別：

去耦電容，一般是容值較大，基本在0.1uF以上，相對(duì)于直流分量來說，其他帶有一定周期性波動(dòng)的信號(hào)都可以認(rèn)為是交流成分，在電源供電系統(tǒng)中，通常使用容值較大的電容，來濾除頻率較低的紋波干擾，即去耦電容;

旁路電容，一般應(yīng)用選值是比較小，基本都在0.1uF以下，電容容值越小，對(duì)高頻信號(hào)的阻抗就越小，越容易給高頻信號(hào)提供低阻抗路徑流向GND。

結(jié)語：

對(duì)于電路中的旁路電容和去耦電容，倒不用太過于糾結(jié)與死磕。在自己的認(rèn)知體系中靈活運(yùn)用，能夠解決問題才是根本。

小編在查閱資料時(shí)看到以下兩段話都出現(xiàn)在各個(gè)大V的文章中，您覺得哪句話是正確的?歡迎大家留言討論。

A、去耦就是旁路，旁路不一定是去耦

B、旁路就是去耦，去耦不一定是旁路

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從電路來說，總是存在驅(qū)動(dòng)的源和被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載。如果負(fù)載電容比較大，驅(qū)動(dòng)電路要把電容充電、放電，才能完成信號(hào)的跳變，在上升沿比較陡峭的時(shí)候，電 流比較大，這樣驅(qū)動(dòng)的電流就會(huì)吸收很大的電源電流，由于電路中的電感，電阻(特別是芯片管腳上的電感，會(huì)產(chǎn)生反彈)，這種電流相對(duì)于正常情況來說實(shí)際上就 是一種噪聲，會(huì)影響前級(jí)的正常工作。這就是耦合。

去藕電容就是起到一個(gè)電池的作用，滿足驅(qū)動(dòng)電路電流的變化，避免相互間的耦合干擾。旁路 電容實(shí)際也是去藕合的，只是旁路電容一般是指高頻旁路，也就是給高頻的開關(guān)噪聲提供一條低阻抗泄放途徑。高頻旁路電容一般比較小，根據(jù)諧振頻率一般是 0.1u，0.01u 等，而去耦合電容一般比較大，是 10u 或者更大，依據(jù)電路中分布參數(shù)，以及驅(qū)動(dòng)電流的變化大小來確定。

旁路是把輸入信號(hào)中的干擾作為濾除對(duì)象，而去耦是把輸出信號(hào)的干擾作為濾除對(duì)象，防止干擾信號(hào)返回電源。這應(yīng)該是他們的本質(zhì)區(qū)別。

去耦電容在集成電路電源和地之間的有兩個(gè)作用：

一方面是本集成電路的蓄能電容，另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲。

數(shù)字電路中典型的去耦電容值是 0.1μF。這個(gè)電容的分布電感的典型值是 5μH。

0.1μF 的去耦電容有 5μH 的分布電感，它的并行共振頻率大約在 7MHz 左右，也就是說，對(duì)于 10MHz 以下的噪聲有較好的去耦效果，對(duì) 40MHz 以上的噪聲幾乎不起作用。

1μF、10μF 的電容，并行共振頻率在 20MHz 以上，去除高頻噪聲的效果要好一些。

每 10 片左右集成電路要加一片充放電電容，或 1 個(gè)蓄能電容，可選 10μF 左右。最好不用電解電容，電解電容是兩層薄膜卷起來的，這種卷起來的結(jié)構(gòu)在高頻時(shí)表現(xiàn)為電感。要使用鉭電容或聚碳酸酯電容。

去耦電容的選用并不嚴(yán)格，可按 C = 1 / F，即 10MHz 取 0.1μF，100MHz 取 0.01μF。

分布電容是指由非形態(tài)電容形成的一種分布參數(shù)。一般是指在印制板或其他形態(tài)的電路形式，在線與線之間、印制板的上下層之間形成的電容。這種電容的容量很小，但可能對(duì)電路形成一定的影響。

在對(duì)印制板進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)一定要充分考慮這種影響，尤其是在工作頻率很高的時(shí)候。也成為寄生電容，制造時(shí)一定會(huì)產(chǎn)生，只是大小的問題。

布高速 PCB 時(shí)，過孔可以減少板層電容，但會(huì)增加電感。分布電感是指在頻率提高時(shí)，因?qū)w自感而造成的阻抗增加。