如何判断滤波电容和耦合电容(一文理解滤波电容的原理与作用)

在不同的应用电路中,滤波电容有不同的名称和叫法,一般我们常见的滤波电容包含旁路电容、滤波电容、去耦电容三种称呼。

滤波电容通常是指用在电源整流后的电容,它可以将整流电路交流整流为脉动直流,通过充放电加以平滑的电容,这种电容大部分都是电解电容,而且容量值较大,为微法级的电容。

如何判断滤波电容和耦合电容(一文理解滤波电容的原理与作用)(1)

灯泡上下两端箭头可以看出电流只能从上往下流了,它把两个方向的交流电变成了固定方向的直流电,这就是滤波电容的作用。

要了解旁路电容(Bypass Capacitor)和去耦电容(Decoupling Capacitor),需要先谈两个比较重要的概念。

Bypass:pass是通过的意思,by pass 从靠近的地方,从旁边通过。

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Decoupling:Couple 一对,一双。动词引申为配对,连接的意思。如果系统A中出现的事物(信号)引起了系统B中一事物(信号)的出现,或者反过来,那么我们就说系统A与系统B出现了耦合(Coupling)。Decoupling 即减弱这种耦合。

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电源旁路和去耦电路的例子,直流电源 (Power) 给芯片 (IC) 供电。

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a.如果电源受到了干扰 (可能通过220V市电进入电源系统,一般为频率比较高的信号),那么干扰信号会通过Power 和IC之间的电源线传导到IC,如果干扰过强可能导致IC芯片不能正常工作。现在在靠近电源输出的位置加入一个电容C1,因为电容对直流呈开路,对交流呈低阻,频率较高的干扰信号通过C1回流到地。本来会从IC走的干扰信号此时绕过IC直接到地了,所以称C1为旁路电容 (Bypass Capacitor),即把IC旁路掉了。

b. 现在的集成电路工作频率一般比较高。当IC瞬间启动,或切换工作频率时,会在供电导线上造成较大的电流波动。这种波动沿着导线反向传导到电源后,会造成电源的波动。即IC 的波动耦合到了电源。当在贴近IC的电源端口VCC放置一个电容C2后,电容有储能的作用,可以给IC提供瞬时电流,减弱了IC 电流波动向电源的传导。所以称C2为去耦电容。当然旁路电容C1同时也有去耦的作用,去耦电容 C2同时也有旁路的作用。

旁路电容、滤波电容、去耦电容工作示意图

如何判断滤波电容和耦合电容(一文理解滤波电容的原理与作用)(5)

a.旁路电容主要对输入信号进行滤波处理;功能主要是要减小电路里面纹波的幅值,从而保证电路正常工作。

b.滤波电容主要对电源进行滤波处理,功能主要是要减小电源纹波的幅值,从而保证电路正常工作。

c.去耦电容主要对输出信号的干扰作为滤除对象;功能主要有两个;1、储能,主要是负载瞬态电流发生变化时,电容对负载放,担负局部电源作用;2、阻抗,主要是降低电源系统的交流阻抗。

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