从两个角度解释电容退耦原理（很详细）
采用电容退耦是解决电源噪声问题的主要方法。这种方法对提高瞬态电流的响应速度，降低电源分配系统的阻抗都非常有效。
对于电容退耦，很多资料中都有涉及，但是阐述的角度不同。有些是从局部电荷存储（即储能）的角度来说明，有些是从电源分配系统的阻抗的角度来说明，还有些资料的说明更为混乱，一会提储能，一会提阻抗，因此很多人在看资料的时候感到有些迷惑。其实，这两种提法，本质上是相同的，只不过看待问题的视角不同而已。为了让大家有个清楚的认识，本文分别介绍一下这两种解释。
1、从储能的角度来说明电容退耦原理在制作电路板时，通常会在负载芯片周围放置很多电容，这些电容就起到电源退耦作用。其原理可用图1 说明：图1 去耦电路
当负载电流不变时，其电流由稳压电源部分提供，即图中的I0，方向如图所示。此时电容两端电压与负载两端电压一致，电流Ic 为0，电容两端存储相当数量的电荷，其电荷数量和电容量有关。
当负载瞬态电流发生变化时，由于负载芯片内部晶体管电平转换速度极快，必须在极短的时间内为负载芯片提供足够的电流。但是稳压电源无法很快响应负载电流的变化，因此，
电流I0 不会马上满足负载瞬态电流要求，因此负载芯片电压会降低。
但是由于电容电压与负载电压相同，因此电容两端存在电压变化。对于电容来说电压变化必然产生电流，此时电容对负载放电，电流Ic 不再为0，为负载芯片提供电流。根据电容等式：（公式1）
只要电容量C 足够大，只需很小的电压变化，电容就可以
提供足够大的电流，满足负载瞬态电流的要求。这样就保证了负载芯片电压的变化在容许的范围内。
这里，相当于电容预先存储了一部分电能，在负载需要的时候释放出来，即电容是储能元件。储能电容的存在使负载消耗的能量得到快速补充，因此保证了负载两端电压不至于有太大变化，此时电容担负的是局部电源的角色。
从储能的角度来理解电源退耦，非常直观易懂，但是对电路设计帮助不大。从阻抗的角度理解电容退耦，能让我们设计电路时有章可循。实际上，在决定电源分配系统的去耦电容量的时候，用的就是阻抗的概念。
2、从阻抗的角度来理解退耦原理
将图1 中的负载芯片拿掉，如图2 所示。从AB 两点向左看过去，稳压电源以及电容退耦系统一起，可以看成一个复合的电源系统。这个电源系统的特点是：不论AB 两点间负载瞬态电流如何变化，都能保证AB 两点间的电压保持稳定，
即AB 两点间电压变化很小。
图片2 电源部分
我们可以用一个等效电源模型表示上面这个复合的电源系统，如图3
图3 等效电源
对于这个电路可写出如下等式：（公式2）
我们的最终设计目标是，不论AB 两点间负载瞬态电流如何变化，都要保持AB 两点间电压变化范围很小，根据公式2，这个要求等效于电源系统的阻抗Z 要足够低。
在图2 中，我们是通过去耦电容来达到这一要求的，因此
从等效的角度出发，可以说去耦电容降低了电源系统的阻抗。另一方面，从电路原理的角度来说，可得到同样结论。电容对于交流信号呈现低阻抗特性，因此加入电容，实际上也确实降低了电源系统的交流阻抗。
从阻抗的角度理解电容退耦，可以给我们设计电源分配系统带来极大的方便。实际上，电源分配系统设计的最根本的原则就是使阻抗最小。最有效的设计方法就是在这个原则指导下产生的。
正确使用电容进行电源退耦，必须了解实际电容的频率特性。理想电容器在实际中是不存在的，这就是为什么经常听到“电容不仅仅是电容”的原因。
实际的电容器总会存在一些寄生参数，这些寄生参数在低频
时表现不明显，但是高频情况下，其重要性可能会超过容值本身。图4 是实际电容器的SPICE 模型，图中，ESR 代表等效串联电阻，ESL 代表等效串联电感或寄生电感，C 为理想电容。
图4 电容模型
等效串联电感（寄生电感）无法消除，只要存在引线，就会有寄生电感。这从磁场能量变化的角度可以很容易理解，电流发生变化时，磁场能量发生变化，但是不可能发生能量跃变，表现出电感特性。
寄生电感会延缓电容电流的变化，电感越大，电容充放电阻抗就越大，反应时间就越长。等效串联电阻也不可消除的，很简单，因为制作电容的材料不是超导体。
讨论实际电容特性之前，首先介绍谐振的概念。对于图4 的电容模型，其复阻抗为：（公式3）
当频率很低时，远小于，整个电容器表现为电容性，当频率很高时，大于，电容器此时表现为电感性，因此“高频时电容不再是电容”，而呈现为电感。当时，此时容性阻抗矢量与感性阻抗之差为0，电容的总阻抗最小，表现为纯电阻特性。
该频率点就是电容的自谐振频率。自谐振频率点是区分电容是容性还是感性的分界点，高于谐振频率时，“电容不再是电容”，因此退耦作用将下降。因此，实际电容器都有一定的工
作频率范围，只有在其工作频率范围内，电容才具有很好的退耦作用，使用电容进行电源退耦时要特别关注这一点。
寄生电感（等效串联电感）是电容器在高于自谐振频率点之后退耦功能被消弱的根本原因。图5 显示了一个实际的0805 封装0.1uF 陶瓷电容，其阻抗随频率变化的曲线。图5 电容阻抗特性电容的自谐振频率值和它的电容值及等效
串联电感值有关，使用时可查看器件手册，了解该项参数，确定电容的有效频率范围。下面列出了AVX 生产的陶瓷电容不同封装的各项参数值。电容的等效串联电感和生产工艺和封装尺寸有关，同一个厂家的同种封装尺寸的电容，其等效串联电感基本相同。通常小封装的电容等效串联电感更低，宽体封装的电容比窄体封装的电容有更低的等效串联电感。既然电容可以看成RLC 串联电路，因此也会存在品质因数，即Q 值，这也是在使用电容时的一个重要参数。
电路在谐振时容抗等于感抗，所以电容和电感上两端的电压有效值必然相等，电容上的电压有效值
UC=I*1/ωC=U/ωCR=QU，品质因数Q=1/ωCR，这里I 是电路的总电流。电感上的电压有效值UL=ωLI=ωL*U/R=QU，品质因数Q=ωL/R。因为：UC=UL 所以Q=1/ωCR=ωL/R。电容上的电压与外加信号电压U 之比UC/U=（I*1/ωC）
/R I=1/ωCR=Q。电感上的电压与外加信号电压U 之比
UL/U=ωLI/RI=ωL/R=Q。从上面分析可见，电路的品质因数
越高，电感或电容上的电压比外加电压越高。
图6 Q 值的影响
Q 值影响电路的频率选择性。当电路处于谐振频率时，有最大的电流，偏离谐振频率时总电流减小。我们用I/I0 表示通过电容的电流与谐振电流的比值，即相对变化率。表示频
率偏离谐振频率程度。图6 显示了I/I0 与关系曲线。
这里有三条曲线，对应三个不同的Q 值，其中有
Q1>Q2>Q3。从图中可看出当外加信号频率ω偏离电路的谐振频率ω0时，I/I0 均小于1。Q 值越高在一定的频偏下电流下降得越快，其谐振曲线越尖锐。也就是说电路的选择性是由电路的品质因素Q 所决定的，Q 值越高选择性越好。在电路板上会放置一些大的电容，通常是坦电容或电解电容。这类电容有很低的ESL，但是ESR 很高，因此Q 值很低，具有很宽的有效频率范围，非常适合板级电源滤波。
当电容安装到电路板上后，还会引入额外的寄生参数，从而引起谐振频率的偏移。充分理解电容的自谐振频率和安装谐振频率非常重要，在计算系统参数时，实际使用的是安装谐振频率，而不是自谐振频率，因为我们关注的是电容安装到电路板上之后的表现。
电容在电路板上的安装通常包括一小段从焊盘拉出的引出线，两个或更多的过孔。我们知道，不论引线还是过孔都存在寄生电感。寄生电感是我们主要关注的重要参数，因为它
对电容的特性影响最大。电容安装后，可以对其周围一小片区域有效去耦，这涉及到去耦半径问题，本文后面还要详细讲述。现在我们考察这样一种情况，电容要对距离它2 厘米处的一点去耦，这时寄生电感包括哪几部分。首先，电容自身存在寄生电感。从电容到达需要去耦区域的路径上包括焊盘、一小段引出线、过孔、2 厘米长的电源及地平面，这几个部分都存在寄生电感。相比较而言，过孔的寄生电感较大。可以用公式近似计算一个过孔的寄生电感有多大。公式为其中：L 是过孔的寄生电感，单位是nH。h 为过孔的长度，和板厚有关，单位是英寸。d为过孔的直径，单位是英寸。下面就计算一个常见的过孔的寄生电感，看看有多大，以便有一个感性认识。设过孔的长度为63mil（对应电路板的厚度1.6 毫米，这一厚度的电路板很常见），过孔直径
8mil，根据上面公式得：这一寄生电感比很多小封装电容自身的寄生电感要大，必须考虑它的影响。过孔的直径越大，寄生电感越小。过孔长度越长，电感越大。下面我们就以一个0805 封装0.01uF 电容为例，计算安装前后谐振频率的变化。参数如下：容值：C=0.01uF。电容自身等效串联电感：ESL=0.6 nH。安装后增加的寄生电感：Lmount=1.5nH。电容的自谐振频率：安装后的总寄生电感：0.6+1.5=2.1nH。注意，实际上安装一个电容至少要两个过孔，寄生电感是串联的，如果只用两个过孔，则过孔引入的寄生电感就有3nH。
但是在电容的每一端都并联几个过孔，可以有效减小总的寄生电感量，这和安装方法有关。
安装后的谐振频率为：可见，安装后电容的谐振频率发生了很大的偏移，使得小电容的高频去耦特性被消弱。在进行电路参数设计时，应以这个安装后的谐振频率计算，因为这才是电容在电路板上的实际表现。
安装电感对电容的去耦特性产生很大影响，应尽量减小。实际上，如何最大程度的减小安装后的寄生电感，是一个非常重要的问题从电源系统的角度进行去耦设计
先插一句题外话，很多人在看资料时会有这样的困惑，有的资料上说要对每个电源引脚加去耦电容，而另一些资料并不是按照每个电源引脚都加去偶电容来设计的，只是说在芯片周围放置多少电容，然后怎么放置，怎么打孔等等。那么到底哪种说法及做法正确呢？我在刚接触电路设计的时候也
有这样的困惑。其实，两种方法都是正确的，只不过处理问题的角度不同。看过本文后，你就彻底明白了。
上一节讲了对引脚去耦的方法，这一节就来讲讲另一种方法，从电源系统的角度进行去耦设计。该方法本着这样一个原则：在感兴趣的频率范围内，使整个电源分配系统阻抗最低。其方法仍然是使用去耦电容。
电源去耦涉及到很多问题：总的电容量多大才能满足要求？如何确定这个值？选择那些电容值？放多少个电容？选什
么材质的电容？电容如何安装到电路板上？电容放置距离
有什么要求？下面分别介绍。
著名的Target Impedance（目标阻抗）目标阻抗（Target Impedance）定义为：（公式4）其中：为要进行去耦的电
源电压等级，常见的有5V、3.3V、1.8V、1.26V、1.2V 等。为允许的电压波动，在电源噪声余量一节中我们已经阐述过了，典型值为2.5%。为负载芯片的最大瞬态电流变化量。该定义可解释为：能满足负载最大瞬态电流供应，且电压变化不超过最大容许波动范围的情况下，电源系统自身阻抗的最大值。超过这一阻抗值，电源波动将超过容许范围。如果你对阻抗和电压波动的关系不清楚的话，请回顾“电容退耦的两种解释”一节。
对目标阻抗有两点需要说明：1 目标阻抗是电源系统的瞬态阻抗，是对快速变化的电流表现出来的一种阻抗特性。
2 目标阻抗和一定宽度的频段有关。在感兴趣的整个频率范围内，电源阻抗都不能超过这个值。阻抗是电阻、电感和电容共同作用的结果，因此必然与频率有关。感兴趣的整个频率范围有多大？这和负载对瞬态电流的要求有关。顾名思义，瞬态电流是指在极短时间内电源必须提供的电流。如果把这个电流看做信号的话，相当于一个阶跃信号，具有很宽的频谱，这一频谱范围就是我们感兴趣的频率范围。
如果暂时不理解上述两点，没关系，继续看完本文后面的部
分，你就明白了。
需要多大的电容量
有两种方法确定所需的电容量。第一种方法利用电源驱动的负载计算电容量。这种方法没有考虑ESL 及ESR 的影响，因此很不精确，但是对理解电容量的选择有好处。第二种方法就是利用目标阻抗（Target Impedance）来计算总电容量，这是业界通用的方法，得到了广泛验证。你可以先用这种方法来计算，然后做局部微调，能达到很好的效果，如何进行局部微调，是一个更高级的话题。下面分别介绍两种方法。方法一：利用电源驱动的负载计算电容量设负载（容性）为30pF，要在2ns 内从0V 驱动到3.3V，瞬态电流为：（公式5）
如果共有36 个这样的负载需要驱动，则瞬态电流为：
36*49.5mA=1.782A。假设容许电压波动为：3.3*2.5%=82.5 mV，所需电容量为C=I*dt/dv=1.782A*2ns/0.0825V=43.2nF 说明：所加的电容实际上作为抑制电压波纹的储能元件，该电容必须在2ns 内为负载提供1.782A 的电流，同时电压下降不能超过82.5 mV，因此电容值应根据82.5 mV 来计算。记住：电容放电给负载提供电流，其本身电压也会下降，但是电压下降的量不能超过82.5mV（容许的电压波纹）。这种计算没什么实际意义，之所以放在这里说一下，是为了让大家对去耦原理认识更深。
方法二：利用目标阻抗计算电容量（设计思想很严谨，要吃透）为了清楚的说明电容量的计算方法，我们用一个例子。要去耦的电源为1.2V，容许电压波动为2.5%，最大瞬态电流600mA，
第一步：计算目标阻抗
第二步：确定稳压电源频率响应范围。
和具体使用的电源片子有关，通常在DC 到几百kHz 之间。这里设为DC 到100kHz。在100kHz 以下时，电源芯片
能很好的对瞬态电流做出反应，高于100kHz 时，表现为很高的阻抗，如果没有外加电容，电源波动将超过允许的2.5%。为了在高于100kHz 时仍满足电压波动小于2.5%要求，应该加多大的电容？
第三步：计算bulk 电容量
当频率处于电容自谐振点以下时，电容的阻抗可近似表示为：频率f 越高，阻抗越小，频率越低，阻抗越大。在感兴趣的频率范围内，电容的最大阻抗不能超过目标阻抗，因此使用100kHz 计算（电容起作用的频率范围的最低频率，对应电容最高阻抗）。
第四步：计算bulk 电容的最高有效频率
当频率处于电容自谐振点以上时，电容的阻抗可近似表示为：频率f 越高，阻抗越大，但阻抗不能超过目标阻抗。假设ESL 为5nH，则最高有效频率为：这样一个大的电容能够
让我们把电源阻抗在100kHz 到1.6MHz 之间控制在目标阻抗之下。当频率高于1.6MHz 时，还需要额外的电容来控制电源系统阻抗。第五步：计算频率高于1.6MHz 时所需电容如果希望电源系统在500MHz 以下时都能满足电压波动要求，就必须控制电容的寄生电感量。必须满足，所以有：假设使用AVX 公司的0402 封装陶瓷电容，寄生电感约为0.4nH，加上安装到电路板上后过孔的寄生电感（本文后面有计算方法）假设为0.6nH，则总的寄生电感为1 nH。为了满足总电感不大于0.16 nH 的要求，我们需要并联的电容个数为：1/0.016=62.5 个，因此需要63 个0402 电容。为了在1.6MHz 时阻抗小于目标阻抗，需要电容量为：因此每个电容的电容量为1.9894/63=0.0316 uF。
综上所述，对于这个系统，我们选择1 个31.831 uF 的大电容和63 个0.0316 uF 的小电容即可满足要求。
相同容值电容的并联
使用很多电容并联能有效地减小阻抗。63 个0.0316 uF 的小电容（每个电容ESL 为1 nH）并联的效果相当于一个具有0.159 nH ESL 的1.9908 uF 电容。图10 多个等值电容并联
单个电容及并联电容的阻抗特性如图10 所示。并联后仍有相同的谐振频率，但是并联电容在每一个频率点上的阻抗都小于单个电容。
但是，从图中我们看到，阻抗曲线呈V 字型，随着频率偏离谐振点，其阻抗仍然上升的很快。要在很宽的频率范围内满足目标阻抗要求，需要并联大量的同值电容。这不是一种好的方法，造成极大地浪费。有些人喜欢在电路板上放置很多0.1uF 电容，如果你设计的电路工作频率很高，信号变化很快，那就不要这样做，最好使用不同容值的组合来构成相对平坦的阻抗曲线。
不同容值电容的并联与反谐振（Anti-Resonance）
容值不同的电容具有不同的谐振点。图11 画出了两个电容阻抗随频率变化的曲线。
图11 两个不同电容的阻抗曲线
左边谐振点之前，两个电容都呈容性，右边谐振点后，两个电容都呈感性。在两个谐振点之间，阻抗曲线交叉，在交叉点处，左边曲线代表的电容呈感性，而右边曲线代表的电容呈容性，此时相当于LC 并联电路。对于LC 并联电路来说，当L 和C 上的电抗相等时，发生并联谐振。因此，两条曲线的交叉点处会发生并联谐振，这就是反谐振效应，该频率点为反谐振点。图12 不同容值电容并联后阻抗曲线两个容值不同的电容并联后，阻抗曲线如图12 所示。从图12 中我们可以得出两个结论：
a 不同容值的电容并联，其阻抗特性曲线的底部要比图10 阻抗曲线的底部平坦得多（虽然存在反谐振点，有一个阻抗
尖峰），因而能更有效地在很宽的频率范围内减小阻抗。
b 在反谐振（Anti-Resonance）点处，并联电容的阻抗值无限大，高于两个电容任何一个单独作用时的阻抗。并联谐振或反谐振现象是使用并联去耦方法的不足之处。
在并联电容去耦的电路中，虽然大多数频率值的噪声或信号都能在电源系统中找到低阻抗回流路径，但是对于那些频率值接近反谐振点的，由于电源系统表现出的高阻抗，使得这部分噪声或信号能量无法在电源分配系统中找到回流路径，最终会从PCB 上发射出去（空气也是一种介质，波阻抗只有几百欧姆），从而在反谐振频率点处产生严重的EMI 问题。因此，并联电容去耦的电源分配系统一个重要的问题就是：合理的选择电容，尽可能的压低反谐振点处的阻抗。
ESR 对反谐振（Anti-Resonance）的影响Anti-Resonance 给电源去耦带来麻烦，但幸运的是，实际情况不会像图12 显示的那么糟糕。实际电容除了LC 之外，还存在等效串联电阻ESR。
滤波电容、去耦电容、旁路电容作用 滤波电容用在电源整流电路中，用来滤除交流成分。使输出的直流更平滑。去耦电容用在放大电路中不需要交流的地方，用来消除自激，使放大器稳定工作。旁路电容用在有电阻连接时，接在电阻两端使交流信号顺利通过。 1.关于去耦电容蓄能作用的理解 1）去耦电容主要是去除高频如RF信号的干扰，干扰的进入方式是通过电磁辐射。数字,集成电路,IC,FAQ,Design compiler,数字信号处理,滤波器,DSP,VCS,NC,coverage,覆盖率,modelsim,unix,c,verilog,hdl,VHDL,IP,STA,vera,验证,primetime,FIFO,SDRAM,SRAM,IIR,FIR,DPLL L a O(i_ P e 而实际上，芯片附近的电容还有蓄能的作用，这是第二位的。 你可以把总电源看作密云水库，我们大楼内的家家户户都需要供水， 这时候，水不是直接来自于水库，那样距离太远了， 等水过来，我们已经渴的不行了。Digital IC Designer's forum:h X,t
py7A(r4QF 实际水是来自于大楼顶上的水塔,水塔其实是一个buffer 的作用。 如果微观来看，高频器件在工作的时候，其电流是不连续的，而且频率很高，L x!H\D"P/} 而器件VCC到总电源有一段距离，即便距离不长，在频率很高的情况下，:`&y"S$O(S9WV5s%^"L 阻抗Z＝i*wL+R，线路的电感影响也会非常大，数字,集成电路,IC,FAQ,Design compiler,数字信号处理,滤波器,DSP,VCS,NC,coverage,覆盖率,modelsim,unix,c,verilog,hdl,VHDL,IP,STA,vera,验证,primetime,FIFO,SDRAM,SRAM,IIR,FIR,DPLL2G K v{I;N,J(R x 会导致器件在需要电流的时候，不能被及时供给。数字,集成电路,IC,FAQ,Design compiler,数字信号处理,滤波器,DSP,VCS,NC,coverage,覆盖率,modelsim,unix,c,verilog,hdl,VHDL,IP,STA,vera,验证,primetime,FIFO,SDRAM,SRAM,IIR,FIR,DPLL1q Q&\6g i*V7o n O 而去耦电容可以弥补此不足。 这也是为什么很多电路板在高频器件VCC管脚处放置小电容的原因之一
电容降压原理 最近见到几张用电容降压做电源的电路图，随即对这种结构简单，成本低廉，占用空间小的电路产生了兴趣。上网查了查资料，发现这算是一个比较古老的技术，但是如此运用电容，确实是很巧妙。网上关于这方面的交流也不少，但是大多是转载的，主要有两个版本，出处已经无从考证，但是很少有较为严谨的计算。笔者查阅了一些资料，在此对其原理和参数的计算作一些总结， 基本原理： 电容降压主要是用在直流稳压电源电路里。直流稳压电源电路的大致结构是： 市电——变压（降压）——整流——滤波——稳压——直流输出 第一个环节，也就是变压，主要是降压，一般使用变压器来完成。但是变压器体积较大，成本也较高，如果电路简单，例如声光控制开关，那么加一个变压器就显得大材小用。这个时候用一个电容，就可以解决降压的问题，简化电路，节约成本。基本电路如图1： 图1半波整流 市电经过C1降压后到D2，D2完成半波整流，C2对整流后的脉动直流滤波，D3稳压，输出稳定的直流电压给负载。R1是电源关闭后C1的电荷泄放电阻。D1是为了在市电的负半周给C1提供充放电通路。因为要保证C1在整个交流电周期内都是工作的。
如果将C1后面的电路都看作负载的话，那么相当于C1和一个电阻串联在市电通路里，电容和电阻在交流下都是有阻抗的，串联分压，自然负载上的电压就小了。这样理解也对。但是更准确的理解应该是：C1起到了限流的作用，它决定了电路中的最大电流，当负载一定的情况下，C1也就决定了负载上可以得到的电压，最终起到了降压的作用。 例如：图1中如果负载短路，220V 交流电全部加在C1上，电路中的电流等于C1的充放电电流。 /*69 1C U I U Z U jwC mA jwC ====。 这个电流也就是电路中的最大电流。这里取得都是有效值。 当加上负载后，如果输出直流电压比较低（稳压管决定），则可以近似认为全部电压都加在电容上。由于是半波整流，所以电容C1后面的电路只能得到C1半个周期的充放电电流，也就是有效值的一半，大约34.5mA 左右。由于负载上有电压，所以实际电流要小一点，大约30mA 。当负载需要的电流不超过30mA 时，电路就可以正常工作，电容也就起到了类似变压器的作用——降压。 对于桥式整流，C1后面的电路能得到C1整个周期的充放电电流，大约60mA 。 图2 全波整流
电子电路图原理分析 电器修理、电路设计都是要通过分析电路原理图,了解电器的功能和工作原理,才能得心应手开展工作的。作为从事此项工作的同志,首先要有过硬的基本功,要能对有技术参数的电路原理图进行总体了解,能进行划分功能模块,找出信号流向,确定元件作用。若不知电路的作用,可先分析电路的输入和输出信号之间的关系。如信号变化规律及它们之间的关系、相位问题是同相位,或反相位。电路和组成形式,是放大电路,振荡电路,脉冲电路,还是解调电路。 要学会维修电器设备和设计电路,就必须熟练掌握各单元电路的原理。会划分功能块,能按照不同的功能把整机电路的元件进行分组,让每个功能块形成一个具体功能的元件组合,如基本放大电路,开关电路,波形变换电路等。 要掌握分析常用电路的几种方法,熟悉每种方法适合的电路类型和分析步骤。 １．交流等效电路分析法 首先画出交流等效电路,再分析电路的交流状态,即：电路有信号输入时,电路中各环节的电压和电流是否按输入信号的规律变化、是放大、振荡,还是限幅削波、整形、鉴相等。 ２．直流等效电路分析法 画出直流等效电路图,分析电路的直流系统参数,搞清晶体管静态工作点和偏置性质,级间耦合方式等。分析有关元器件在电路中所处状态及起的作用。例如：三极管的工作状态,如饱和、放大、截止区,二极管处于导通或截止等。 ３．频率特性分析法 主要看电路本身所具有的频率是否与它所处理信号的频谱相适应。粗略估算一下它的中心频率,上、下限频率和频带宽度等,例如：各种滤波、陷波、谐振、选频等电路。 ４．时间常数分析法 主要分析由Ｒ、Ｌ、Ｃ及二极管组成的电路、性质。时间常数是反映储能元件上能量积累和消耗快慢的一个参数。若时间常数不同,尽管它的形式和接法相似,但所起的作用还是不同,常见的有耦合电路、微分电路、积分电路、退耦电路、峰值检波电路等。 最后,将实际电路与基本原理对照,根据元件在电路中的作用,按以上的方法一步步分析,就不难看懂。当然要真正融会贯通还需要坚持不懈地学习。 电子设备中有各种各样的图。能够说明它们工作原理的是电原理图，简称电路图。 电路图有两种 一种是说明模拟电子电路工作原理的。它用各种图形符号表示电阻器、电容器、开关、晶体管等实物，用线条把元器件和单元电路按工作原理的关系连接起来。这种图长期以来就一直被叫做电路图。 另一种是说明数字电子电路工作原理的。它用各种图形符号表示门、触发器和各种逻辑部件，用线条把它们按逻辑关系连接起来，它是用来说明各个逻辑单元之间的逻辑关系和整机的逻辑功能的。为了和模拟电路的电路图区别开来，就把这种图叫做逻辑电路图，简称逻辑图。 除了这两种图外，常用的还有方框图。它用一个框表示电路的一部分，它能简洁明了地说明电路各部分的关系和整机的工作原理。 一张电路图就好象是一篇文章，各种单元电路就好比是句子，而各种元器件就是组成句子的单词。所以要想看懂电路图，还得从认识单词——元器件开始。有关电阻器、电容器、电感线圈、晶体管等元器件的用途、类别、使用方法等内容可以点击本文相关文章下的各个链接，本文只把电路图中常出现的各种符号重述一遍，希望初学者熟悉它们，并记住不忘。 电阻器与电位器（什么是电位器） 符号详见图 1 所示，其中（ a ）表示一般的阻值固定的电阻器，（ b ）表示半可调或微调电阻器；（ c ）表示电位器；（ d ）表示带开关的电位器。电阻器的文字符号是“ R ”，电位器是“ RP ”，即在 R 的后面再加一个说明它有调节功能的字符“ P ”。
滤波电容起平滑电压的作用；容值大小与输入桥式整流的输入电压无关；一般是越大越好。但要明白它取值的原理：滤波电容的取值与后级电路的突变电流有关。 打个比方：电容就好比一个水桶，输入往这个水桶中倒水，输出（后级电路）从这个水桶中抽水。如果恒定的抽水，只要倒入的水量大于抽水量，那么水桶将永远是满的，所以这个水桶可以不需要（当然这是理想情况）。假如某时刻需要抽出大量的水，大于输入的量，你会怎么办？ 你可以准备一个较大的水桶，在这个时刻到来之前，将这个水桶的水灌满；等到了抽水的时刻，水桶中已经有足够的水抽取，就不会出现缺水的情况。 滤波电容就好比这个较大的水桶! 至于它的具体值，你将后级电路的突变电流与电容充、放电系数联系起来考虑，相信你能领悟出合适的计算方法。 滤波电容的作用和大小是怎样的? 一般情况下，电解电容的作用是过滤掉电流中的低频信号，但即使是低频信号，其频率也分为了好几个数量级。因此为了适合在不同频率下使用，电解电容也分为高频电容和低频电容（这里的高频是相对而言）。 低频滤波电容主要用于市电滤波或变压器整流后的滤波，其工作频率与市电一致为50Hz；而高频滤波电容主要工作在开关电源整流后的滤波，其工作频率为几千Hz到几万Hz。当我们将低频滤波电容用于高频电路时，由于低频滤波电容高频特性不好，它在高频充放电时内阻较大，等效电感较高。因此在使用中会因电解液的频繁极化而产生较大的热量。而较高的温度将使电容内部的电解液气化，电容内压力升高，最终导致电容的鼓包和爆裂 滤波电容在电路中作用 滤波电容用在电源整流电路中，用来滤除交流成分。使输出的直流更平滑。 去耦电容用在放大电路中不需要交流的地方，用来消除自激，使放大器稳定工作。 旁路电容用在有电阻连接时，接在电阻两端使交流信号顺利通过。 容的容抗为1/ωC欧姆（类似电阻，如果是非电类大学以上学历就把它当作电容器的电阻看吧），ω为角频率，ω=2πf，f为频率。容抗与自身容量C和频率ω（或者说f）有关，当C一定时，频率越高，容抗越小，对电流的阻碍作用就越小；频率越低，容抗越大。……人们所说的“电容通高频阻低频，通交流阻直流”是在不同情况下说的，也可以说是在不同容量C的情况下说的，都是正确的。 到此就不必再多说了吧，分析1/ωC就行了。 电路中的电容滤波问题解析
阻容降压原理及电路 将交流市电转换为低压直流的常规方法是采用变压器降压后再整流滤波，当受体积和成本等因素的限制时，最简单实用的方法就是采用电容降压式电源。 一、电路原理 电容降压式简易电源的基本电路如图1，C1为降压电容器，D2为半波整流二极管，D1在市电的负半周时给C1提供放电回路，D3是稳压二极管，R1为关断电源后C1的电荷泄放电阻。在实际应用时常常采用的是图2的所示的电路。当需要向负载提供较大的电流时，可采用图3所示的桥式整流电路。 整流后未经稳压的直流电压一般会高于30伏，并且会随负载电流的变化发生很大的波动，这是因为此类电源内阻很大的缘故所致，故不适合大电流供电的应用场合。 二、器件选择 1.电路设计时，应先测定负载电流的准确值，然后参考示例来选择降压电容器的容量。因为通过降压电容C1向负载提供的电流Io，实际上是流过C1的充放电电流Ic。C1容量越大，容抗Xc越小，则流经C1的充、放电电流越大。当负载电流Io小于C1的充放电电流时，多余的电流就会流过稳压管，若稳压管的最大允许电流Idmax小于Ic-Io时易造成稳压管烧毁. 2.为保证C1可靠工作，其耐压选择应大于两倍的电源电压。
3.泄放电阻R1的选择必须保证在要求的时间内泄放掉C1上的电荷。 三、设计举例 图2中，已知C1为0.33μF，交流输入为220V/50Hz，求电路能供给负载的最大电流。 C1在电路中的容抗Xc为: Xc=1 /（2 πf C）= 1/（2*3.14*50*0.33*10-6）= 9.65K 流过电容器C1的充电电流（Ic）为： Ic = U / Xc = 220 / 9.65 = 22mA。 通常降压电容C1的容量C与负载电流Io的关系可近似认为：C=14.5 I，其中C 的容量单位是μF，Io的单位是A。 电容降压式电源是一种非隔离电源，在应用上要特别注意隔离，防止触电 阻容降压原理和计算公式 这一类的电路通常用于低成本取得非隔离的小电流电源。它的输出电压通常可在几伏到三几十伏，取决于所使用的齐纳稳压管。所能提供的电流大小正比于限流电容容量。采用半波整流时，每微法电容可得到电流（平均值）为：（国际标准单位） I(AV)=0.44*V/Zc=0.44*220*2*Pi*f*C =0.44*220*2*3.14*50*C=30000C =30000*0.000001=0.03A=30mA f为电源频率单位HZ;C为电容容值单位F法拉;V为电源电压单位伏 V;Zc=2*Pi*f*C为阻抗阻值单位欧姆. 如果采用全波整流可得到双倍的电流（平均值）为： I(AV)=0.89*V/Zc=0.89*220*2*Pi*f*C =0.89*220*2*3.14*50*C=60000C =60000*0.000001=0.06A=60mA 一般地，此类电路全波整流虽电流稍大，但是因为浮地，稳定性和安全性要比半波整流型更差，所以用的更少。 使用这种电路时，需要注意以下事项： 1、未和220V交流高压隔离，请注意安全，严防触电！ 2、限流电容须接于火线，耐压要足够大（大于400V），并加串防浪涌冲击兼保险电阻和并放电电阻。 3、注意齐纳管功耗，严禁齐纳管断开运行。
电路图基础知识讲解 对一个没有电工基础，或者刚入门的从业者，都比较迷茫，都会有这么一个问题，看到电路图，无从下手，不知道该从哪边学起，下面简单介绍下一些基础知识，供大家参考。 首先，要了解各个元件的有什么功能，有什么特点。说白了就是要了解各个元件有什么作用。 其次，要了解各个元件间的组合有什么功能。 再者，要知道一些基本的电路，比如:基本的电压源与电流源之间的相互转换电路，基本的运算放大电路等等。 然后，就是可以适当的看一点复杂的电路图，慢慢了解各个电路间电流的走向。 以上所说的模拟电路，还有数字电路就是要多了解一些‘门’的运用，比如说：与非门，与或门等等。还有在一些复杂的电路图上会有集成芯片，所以，你还要了解给个芯片引脚的作用是什么，该怎么接，这些可以在网上或书上查到，再有，提到一点就是一些电路中的控制系统，有复杂的控制系统，也有简单的控制系统，我说一个简单的，比如说单片机的，你就要了解这个单片机有多少引脚，各个引脚的功能是什么，这个单片机要一什么铺助电路想连接，这样组成一个完整的电路。 想学会电路图就是要你多看，多去了解，多去接触，这样更容易学会。 一、电子电路图的意义 电路图是人们为了研究和工程的需要,用约定的符号绘制的一种表示电路结构的图形。通过电路图可以知道实际电路的情况。这样,我们在分析电路时,就不必把实物翻来覆去地琢磨,而只要拿着一张图纸就可以了;在设计电路时,也可以从容地在纸
上或电脑上进行,确认完善后再进行实际安装,通过调试、改进,直至成功;而现在,我们更可以应用先进的计算机软件来进行电路的辅助设计,甚至进行虚拟的电路实验,大大提高了工作效率。 二、电子电路图的分类 常遇到的电子电路图有原理图、方框图、装配图和印板图等 ( 一) 原理图 原理图就是用来体现电子电路的工作原理的一种电路图,又被叫做“电原理图”。这种图,由于它直接体现了电子电路的结构和工作原理,所以一般用在设计、分析电路中。分析电路时,通过识别图纸上所画的各种电路元件符号,以及它们之间的连接方式,就可以了解电路的实际工作时情况。图1 所示的就是一个收音机电路的原理图。 图一 ( 二) 方框图( 框图) 方框图是一种用方框和连线来表示电路工作原理和构成概况的电路图。从根本上说,这也是一种原理图,不过在这种图纸中,除了方框和连线,几乎就没有别的符号了。它和上面的原理图主要的区别就在于原理图上详细地绘制了电路的全部的元器
区别去耦电容 去除在期间切换时从?高配到配电?网中 的RF能量量 储能作?用，供局部化的直流电源,减 少跨板浪涌电流 在VCC 引脚通常并联?一个去耦电容， 电容同交隔直将交流分量量从这个电容 接地 有源器?件在开关时产?生的?高频开关噪声江燕电源线传播， 去耦电容就是提供?一个局部的直流给有源器?件，减少开关 噪声在板上的传播并且能将噪声引导到地。 如果主要是为了了增加电源和地的交流耦合，减少交流信号 对电源的影响，就可以称为去耦电容; 旁路路电容 从元件或电缆中转移出不不想要的共模 RF 能量量。这主要是通 过产?生 AC 旁路路消除?无意的能量量进?入敏?感的部分，另外还可 以提供基带滤波功能(带宽受限)。 在电路路中，如果电容起的主要作?用是给交流信号提供低阻抗的通 路路，就称为旁路路电容; 电?子电路路中，去耦电容和旁路路电容都是起到抗?干扰的作?用，电容所处 的位置不不同，称呼就不不?一样了了。对于同?一个电路路来说，旁路路(bypass) 电容是把输?入信号中的?高频噪声作为滤除对象，把前级携带的?高频杂 波滤除，?而去耦 (decoupling)电容也称退耦电容，是把输出信号的?干 扰作为滤除对象。 滤波电容选择 经过整流桥以后的是脉动直流，波动 ?方位很?大，后?面?一般?用?大?小两个电容 ?大电容?用来稳定输出，因为电容两端 电压不不能突变，可以使输出平滑，?小 电容?用来滤除?高频?干扰，使输出电压 纯净，电容越?小，谐振频率越?高，可 滤除的?干扰频率越?高 容量量的选择 ?大电容,负载越重，吸收电流的能?力力越强，这 个?大电容的容量量就要越?大 ?小电容，凭经验，?一般104 即可 1、电容对地滤波，需要?一个较?小的电容并联对地， 对?高频信号提供了了?一个对地通路路。 2、电源滤波中电容对地脚要尽可能靠近地。 3、理理论上说电源滤波?用电容越?大越好，?一般?大电容滤低频波,?小 电容滤?高频波。 4、可靠的做法是将?一?大?一?小两个电容并联,?一般要求相差两个 数量量级以上,以获得更更?大的滤波频段. 滤波电容电源和地直接连接去耦电容 1.为本集成电路路蓄能电容 2.滤除该期间产?生的?高频噪声，切断其通过供电回路路进?行行传播的通路路 3.防?止电源携带的噪声对电路路构成?干扰 滤波电容的选?用原则在电源设计中,滤波电容的选取原则是: C≥2.5T/R 其中: C 为滤波电容,单位为UF; T 为频率, 单位为Hz,R 为负载电阻,单位为Ω 当然,这只是?一般的选?用原则,在实际的应?用中,如条件(空间和成本)允许,都选取C≥5T/R. PCB制版电容的选择?一般的10PF 左右的电容?用来滤除?高频的?干扰信号,0.1UF 左右的?用来滤除低频的纹波?干扰,还可以起到稳压的作?用。滤波电容具体选择什什么容值要取决于你PCB 上主要的?工作频率和可能对系统造成影响的谐波频率，可以查?一下相关?厂商的电容资料料或者参考?厂商提供的资料料库软件，根据具体的需要选择。 如果你PCB 上主要?工作频率?比较低的话，加两个电容就可以了了，?一个虑除纹波，?一个虑除?高频信号。如果会出现?比较?大的瞬时电流，建议再加?一个?比较?大的钽电容。 实?用点的，?一般数字电路路去耦0.1uF 即可，?用于10M 以下;20M 以上?用1到10 个uF，去除?高频噪声好些，?大概按C=1/f 。旁路路?一般就?比较的?小了了，?一般根据谐振频率?一般为0.1 或0.01uF
阻容降压原理设计详解 一、概述 普通的线性直流稳压电源电路效率比较低，电源的变压器体积大，重量重，成本较高。 开关电源电路结构较复杂，成本高，电源纹波大，RFI和EMI干扰是难以解决的。 下文介绍的是一种新颖的电容降压型直流稳压电源电路。 这种电路无电源变压器，结构非常简单，具体有：体积小、重量轻、成本低廉、动态响应快、稳定可靠、高效（可达90%以上）等特点。 二、电容降压原理 当一个正弦交流电源U（如220V AC 50HZ）施加在电容电路上时，电容器两极板上的电荷，极板间的电场都是时间的函数。也就是说：电容器上电压电流的有效值和幅值同样遵循欧姆定律。 即加在电容上的电压幅值一定，频率一定时，就会流过一个稳定的正弦交流电流ic。容抗越小（电容值越大），流过电容器的电流越大，在电容器上串联一个合适的负载，就能得到一个降低的电压源，可经过整流，滤波，稳压输出。 电容在电路中只是吞吐能量，而不消耗能量，所以电容降压型电路的效率很高。 三、原理方框图 电路由降压电容，限流，整流滤波和稳压分流等电路组成。 1.降压电容：相当于普通稳压电路中的降压变压器，直接接入交流电源回路中，几乎承受全部的交流电源U，应选用无极性的金属膜电容（METALLIZED POLYESTER FILM CAPACITOR）。 2.限流电路：在合上电源的瞬间，有可能是U的正或负半周的峰_峰值，此时瞬间电流会很大，因此在回路中需串联一个限流电阻，以保证电路的安全。 3.整流滤波：有半波整流和全波整流，与普通的直流稳压电源电路的设计要求相同。 4.稳压分流：电压降压回路中，电流有效值I是稳定的，不受负载电流大小变化的影响，因此在稳压电路中，要有分流回路，以响应负载电流的大小变化。 四、设计势实例 1.桥式全波整流稳压电路：
去耦电容的容值计算和布局布线 有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。去耦电容的主要功能就是提供一个局部的直流电源给有源器件，以减少开关噪声在板上的传播， 和将噪声引导到地。 去耦电容的容值计算 去耦的初衷是：不论I C对电流波动的规定和要求如何都要使电压限值维持在规定的允许误差范围之内。 使用表达式： C⊿U=I⊿t 由此可计算出一个I C所要求的去耦电容的电容量C。 ⊿U是实际电源总线电压所允许的降低，单位为V。 I是以A（安培）为单位的最大要求电流； ⊿t是这个要求所维持的时间。 x i l i n x公司推荐的去耦电容容值计算方法： 推荐使用远大于1/m乘以等效开路电容的电容值。 此处m是在I C的电源插针上所允许的电源总线电压变化的最大百分数，一般I C 的数据手册都会给出具体的参数值。 等效开路电容定义为： C=P/(f U^2) 式中： P——I C所耗散的总瓦数； U——I C的最大D C供电电压； f——I C的时钟频率。
一旦决定了等效开关电容，再用远大于1/m的值与它相乘来找出I C所要求的总去耦电容值。然后还要把结果再与连接到相同电源总线电源插针的总数相 除，最后求得安装在每个连接到电源总线的所有电源插针附近的电容值。 去耦电容选择不同容值组合的原因： 在去耦电容的设计上，通常采用几个不同容值（通常相差二到三个数量级，如0.1u F与10u F），基本的出发点是分散串联谐振以获得一个较宽频率范 围内的较低阻抗。 电容谐振频率的解释： 由于焊盘和引脚的原因，每个电容都存在等效串联电感（E S L），因此自身会形成一个串联谐振电路，L C串联谐振电路存在一个谐振频率，随着电力的频 率不同，电容的特性也随之变化，在工作频率低于谐振频率时，电容总体呈容性，在工作频率高于谐振频率时，电容总体呈感性，此时去耦电容就失去了去耦的效 果，如下图所示。因此，要提高串联谐振频率，就要尽可能降低电容的等效串联电感。 电容的容值选择一般取决于电容的谐振频率。 不同封装的电容有不同的谐振频率，下表列出了不同容值不同封装的电容的谐振频率：
电容降压电路图 作者:佚名来源:不详录入:Admin更新时间：2008-7-27 15:07:11点击数：5 【字体： 】 在电子制作时，为了减小体积、降低成本，往往采用电容降压的方法代替笨重的电源变压器。采用电容降压方法如元器件选择不当，不但达不到降压要求，还有可能造成电路损坏。本文从实际应用角度，介绍电容降压元器件应如何进行正确选择。 最简单的电容降压直流供电电路及其等效电路如图1，C1为降压电容，一般为0.33~3.3uF。假设C1=2uF，其容抗 XCL=1/(2PI*fC1)=1592。由于整流管的导通电阻只有几欧姆，稳压管VS的动态电阻为10欧姆左右，限流电阻R1及负载电阻RL一般为100~200，而滤波电容一般为100uF~1000uF，其容抗非常小，可以忽略。若用R代表除C1以外所有元器件的等效电阻，可以画出图2的交流等效电路。同时满足了XC1>R的条件,所以可以画出电压向量图。 由于R甚小于XC1，R上的压降VR也远小于C1上的压降，所以VC1与电源电压V近似相等，即VC1=V。根据电工原理可知：整流后的直流电流平均值Id,与交流电平均值I的关系为Id=V/XC1。若C1以uF为单位，则Id为毫安单位，对于22V，50赫兹交流电来说，可得到Id=0.62C1。 由此可以得出以下两个结论：（1）在使用电源变压器作整流电源时，当电路中各项参数确定以后，输出电压是恒定的，而输出电流Id则随负载增减而变化；（2）使用电容降压作整流电路时，由于Id=0.62C1,可以看出，Id与C1成正比，即C1确定以后，输出电流Id是恒定的，而输出直流电压却随负载电阻RL大小不同在一定范围内变化。RL越小输出电压越低，RL 越大输出电压也越高。 C1取值大小应根据负载电流来选择，比如负载电路需要9V工作电压，负载平均电流为75毫安，由于Id=0.62C1，可以算得C1=1.2uF。考虑到稳压管VD5的的损耗，C1可以取1.5uF，此时电源实际提供的电流为Id=93毫安。
同容值电容的并联与反谐振（Anti-Resonance） 容值不同的电容具有不同的谐振点。图11画出了两个电容阻抗随频率变化的曲线。 图11 两个不同电容的阻抗曲线 左边谐振点之前，两个电容都呈容性，右边谐振点后，两个电容都呈感性。在两个谐振点之间，阻抗曲线交叉，在交叉点处，左边曲线代表的电容呈感性，而右边曲线代表的电容呈容性，此时相当于LC并联电路。对于LC并联电路来说，当L和C上的电抗相等时，发生并联谐振。因此，两条曲线的交叉点处会发生并联谐振，这就是反谐振效应，该频率点为反谐振点。
图12 不同容值电容并联后阻抗曲线 两个容值不同的电容并联后，阻抗曲线如图12所示。从图12中我们可以得出两个结论： a 不同容值的电容并联，其阻抗特性曲线的底部要比图10阻抗曲线的底部平坦得多（虽然存在反谐振点，有一个阻抗尖峰），因而能更有效地在很宽的频率范围内减小阻抗。 b 在反谐振（Anti-Resonance）点处，并联电容的阻抗值无限大，高于两个电容任何一个单独作用时的阻抗。并联谐振或反谐振现象是使用并联去耦方法的不足之处。 在并联电容去耦的电路中，虽然大多数频率值的噪声或信号都能在电源系统中找到低阻抗回流路径，但是对于那些频率值接近反谐振点的，由于电源系统表现出的高阻抗，使得这部分噪声或信号能量无法在电源分配系统中找到回流路径，最终会从PCB上发射出去（空气也是一种介质，波阻抗只有几百欧姆），从而在反谐振频率点处产生严重的EMI问题。因此，并联电容去耦的电源分配系统一个重要的问题就是：合理的选择电容，尽可能的压低反谐振点处的阻抗。 相同容值电容的并联 使用很多电容并联能有效地减小阻抗。63个0.0316 uF的小电容（每个电容ESL为1 nH）并联的效果相当于一个具有0.159 nH ESL的1.9908 uF电容。
以前在论坛上看到阻容降压电路，很多人都说不稳定，不可靠，比较危险，但是仔细想想声控开关、触摸开关、定时插座等等那么小的东西，如果不采用阻容降压的方式，怎么取电呢？那么多大量实际应用，足以说明阻容降压电路可以设计的稳定可靠。当然如果是电力行业、工业领域等要求比较严格的场合，那就另当别论了。 先转载一下阻容降压电路的原理吧： 这一类的电路通常用于低成本取得非隔离的小电流电源。它的输出电压通常可在几伏到三几十伏，取决于所使用的齐纳稳压管。所能提供的电流大小正比于限流电容容量。采用半波整流时，每微法电容可得到电流（平均值）为：（国际标准单位） I(AV)=0.44*V/Zc=0.44*220*2*Pi*f*C =0.44*220*2*3.14*50*C=30000C =30000*0.000001=0.03A=30mA f为电源频率单位HZ;C为电容容值单位F法拉;V为电源电压单位伏V;Zc=2*Pi*f*C为阻抗阻值单位欧姆. 如果采用全波整流可得到双倍的电流（平均值）为： I(AV)=0.89*V/Zc=0.89*220*2*Pi*f*C =0.89*220*2*3.14*50*C=60000C =60000*0.000001=0.06A=60mA 一般地，此类电路全波整流虽电流稍大，但是因为浮地，稳定性和安全性要比半波整流型更差，所以用的更少。 使用这种电路时，需要注意以下事项： 1、未和220V交流高压隔离，请注意安全，严防触电！ 2、限流电容须接于火线，耐压要足够大（大于400V），并加串防浪涌冲击兼保险电阻和并放电电阻。 3、注意齐纳管功耗，严禁齐纳管断开运行。 电容降压式电源将交流式电转换为低压直流 电容降压原理
旁路、退耦、耦合电容的选取 高手和前辈们总是告诉我们这样的经验法则：“在电路板的电源接入端放置一个1～10μF 的电容，滤除低频噪声；在电路板上的电源与地线之间放置一个0.01～0.1μF 的电容，滤除高频噪声。”在书店里能够得到的大多数的高速PCB 设计、高速数字电路设计的经典教程中也不厌其烦的引用该首选法则（老外俗称Rule of Thumb ）。但是为什么要这样使用呢？各位看官，如果你是电路设计高手，你可以去干点别的更重要的事情了，因为以下的内容仅是针对我等入门级甚至是门外级菜鸟。 做电路的人都知道需要在芯片附近放一些小电容，至于放多大？放多少？怎么放？将该问题讲清楚的文章很多，只是比较零散的分布于一些前辈的大作中。鄙人试着采用拾人牙慧的方法将几个问题放在一起讨论，希望能加深对该问题的理解；如果很不幸，这些对你的学习和工作正好稍有帮助，那我不胜荣幸的屁颠屁颠的了。（以上有些话欠砍，在此申明以上不是我所写） 什么是旁路？ 旁路（Bypass ），在电路中为了改变某条支路的频率特性，使得它在某些频段内存在适当的阻值，而在另一些频段内则处于近似短路的状态，于是便产生了旁路电容的概念。旁路电容之所以为旁路电容，是因为它旁边还存在着一条主路， 而并不是某些电容天生就是用来做旁路电容的，也就是说什 么种类的电容都可以用来做旁路电容，关键在于电容容值的 大小合适与否。旁路电容并不是电解电容或是陶瓷电容的专 利。之所以低频电路中多数旁路电容都采用电解电容原因在 于陶瓷电容容值难以达到所需要的大小。 使用旁路电容的目的就是使旁路电容针对特定频率以上 的信号相对于主路来说是短路的。如图形式：要求旁路电容需要取值的大小； 已知：1、旁路电容要将流经电阻R 的频率高于f 的交流信号近似短路。求旁路电容的大小? Ic Ir
耦合电容器主要的作用是隔离直流信号。电容的阻抗和信号的频率成反比，信号的频率越高，衰减越小。理论上，对于直流信号的阻抗是无穷大。很多场合需要放大的是交流信号，所以，会用耦合电容去掉信号中的直流部分。 滤波电容用在电源整流电路中，用来滤除交流成分。使输出的直流更平滑。 去耦电容用在放大电路中不需要交流的地方，用来消除自激，使放大器稳定工作。 旁路电容用在有电阻连接时，接在电阻两端使交流信号顺利通过。 1.关于去耦电容蓄能作用的理解 1）去耦电容主要是去除高频如RF信号的干扰，干扰的进入方式是通过电磁辐射。 而实际上，芯片附近的电容还有蓄能的作用，这是第二位的。你可以把总电源看作密云水库，我们大楼内的家家户户都需要供水， 这时候，水不是直接来自于水库，那样距离太远了，等水过来，我们已经渴的不行了。 实际水是来自于大楼顶上的水塔,水塔其实是一个buffer的作用。如果微观来看，高频器件在工作的时候，其电流是不连续的，而且频率很高，而器件VCC到总电源有一段距离，即便距离不长，在频率很高的情况下， 阻抗Z＝i*wL+R，线路的电感影响也会非常大，会导致器件在需要电流的时候，不能被及时供给。 而去耦电容可以弥补此不足。这也是为什么很多电路板在高频器件VCC管脚处放置小电容的原因之一 （在vcc引脚上通常并联一个去藕电容，这样交流分量就从这个电容接地。） 2）有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。去耦电容的主要功能就是提供一个局部的直流电源给有源器件，以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地 2.旁路电容和去耦电容的区别 去耦：去除在器件切换时从高频器件进入到配电网络中的RF能量 。去耦电容还可以为器件提供局部化的DC电压源，它在减少跨板浪涌电流方面特别有用。旁路：从元件或电缆中转移出不想要的共模RF能量。这主要是通过产生AC旁路消除无意的能量进入敏感的部分，另外还可以提供基带滤波功能（带宽受限）。 我们经常可以看到，在电源和地之间连接着去耦电容，它有三个方面的作用： 一是作为本集成电路的蓄能电容； 二是滤除该器件产生的高频噪声，切断其通过供电回路进行传播的通路； 三是防止电源携带的噪声对电路构成干扰。 在电子电路中，去耦电容和旁路电容都是起到抗干扰的作用，电容所处的位置不同，称呼就不一样了。对于同一个电路来说，旁路（bypass）电容是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象，把前级携带的高频杂波滤除，而去耦（decoupling）电容也称退耦电容，是把输出信号的干扰作为滤除对象。 去耦 在直流电源回路中，负载的变化会引起电源噪声。例如在数字电路中，当电路从一个状态转换为另一种状态时，就会在电源线上产生一个很大的尖峰电流，形成瞬变的噪声电压。
注意：只有交流电路中才能使用电容降压
电容降压式简易电源的基本电路如图1，C1为降压电容器，D2为半波整流二极管，D1在市电的负半周时给C1提供放电回路，D3是稳压二极管，R1为关断电源后C1的电荷泄放电阻。在实际应用时常常采用的是图2的所示的电路。当需要向负载提供较大的电流时，可采用图3所示的桥式整流电路。 整流后未经稳压的直流电压一般会高于30伏，并且会随负载电流的变化发生很大的波动，这是因为此类电源内阻很大的缘故所致，故不适合大电流供电的应用场合。 二、器件选择 1.电路设计时，应先测定负载电流的准确值，然后参考示例来选择降压电容器的容量。因为通过降压电容C1向负载提供的电流Io，实际上是流过C1的充放电电流Ic。C1容量越大，容抗Xc越小，则流经C1的充、放电电流越大。当负载电流Io小于C1的充放电电流时，多余的电流就会流过稳压管，若稳压管的最 大允许电流Idmax小于Ic-Io时易造成稳压管烧毁。 2.为保证C1可靠工作，其耐压选择应大于两倍的电源电压。 3.泄放电阻R1的选择必须保证在要求的时间内泄放掉C1上的电荷。 三、设计举例 图2中，已知C1为0.33μF，交流输入为220V/50Hz，求电路能供给负载的最大电流。 C1在电路中的容抗Xc为： Xc=1 /（2 πf C）= 1/（2*3.14*50*0.33*10-6）= 9.65K 流过电容器C1的充电电流（Ic）为： Ic = U / Xc = 220 / 9.65 = 22mA。 通常降压电容C1的容量C与负载电流Io的关系可近似认为：C=14.5 I，其中C的容量单位是μF，Io的单位是A。 电容降压式电源是一种非隔离电源，在应用上要特别注意隔离，防止触电。
高速电路板上使用最多的是什么东西？去耦电容！ 关键词：去耦（decouple）、旁路（Bypass）、等效串联电感（ESL）、等效串联电阻（ESR）、高速电路设计、电源完整性（PI）、信号完整性（SI） 高手和前辈们总是告诉我们这样的经验法则：“在电路板的电源接入端放置一个1～10μF的电容，滤除低频噪声；在电路板上每个器件的电源与地线之间放置一个0.01～0.1μF的电容，滤除高频噪声。”在书店里能够得到的大多数的高速PCB设计、高速数字电路设计的经典教程中也不厌其烦的引用该首选法则（老外俗称Rule of Thumb）。但是为什么要这样使用呢？各位看官，如果你是电路设计高手，你可以去干点别的更重要的事情了，因为以下的内容仅是针对我等入门级甚至是门外级菜鸟。 做电路的人都知道需要在芯片附近放一些小电容，至于放多大？放多少？怎么放？将该问题讲清除的文章很多，只是比较零散的分布于一些前辈的大作中。鄙人试着采用拾人牙慧的方法将几个问题放在一起讨论，希望能加深对该问题的理解；如果很不幸，这些对你的学习和工作正好稍有帮助，那我不胜荣幸的屁颠屁颠的了。 首先就我的理解介绍两个常用的简单概念。
什么是旁路？旁路（Bypass），是指给信号中的某些有害部分提供一条低阻抗的通路。电源中高频干扰是典型的无用成分，需要将其在进入目标芯片之前提前干掉，一般我们采用电容到达该目的。用于该目的的电容就是所谓的旁路电容（Bypass Capacitor）,它利用了电容的频率阻抗特性（理想电容的频率特性随频率的升高，阻抗降低，这个地球人都知道），可以看出旁路电容主要针对高频干扰（高是相对的，一般认为20MHz以上为高频干扰，20MHz以下为低频纹波）。 什么是退耦？退耦（Decouple），最早用于多级电路中，为保证前后级间传递信号而不互相影响各级静态工作点的而采取的措施。在电源中退耦表示，当芯片内部进行开关动作或输出发生变化时，需要瞬时从电源线上抽取较大电流，该瞬时的大电流可能导致电源线上电压的降低，从而引起对自身和其他器件的干扰。为了减少这种干扰，需要在芯片附近设置一个储电的“小水池”以提供这种瞬时的大电流能力。 在电源电路中，旁路和退耦都是为了减少电源噪声。旁路主要是为了减少电源上的噪声对器件本身的干扰（自我保护）；退耦是为了减少器件产生的噪声对电源的干扰（家丑不外扬）。有人说退耦是针对低频、旁路是针对高频，我认为这样说是不准确的，高速芯片内部开关操作可能高达上GHz，由此引起对电源线的干扰明显已经不属于
电容降压电路原理详解和案例 将交流市电转换为低压直流的常规方法是采用变压器降压后再整流滤波，当受体积和成本等因素的限制时，最简单实用的方法就是采用电容降压式电源。 一、电路原理 电容降压式简易电源的基本电路如图1，C1为降压电容器，D2为半波整流二极管，D1在市电的负半周时给C1提供放电回路，D3是稳压二极管，R1为关断电源后C1的电荷泄放电阻。在实际应用时常常采用的是图2的所示的电路。当需要向负载提供较大的电流时，可采用图3所示的桥式整流电路。 整流后未经稳压的直流电压一般会高于30伏，并且会随负载电流的变化发生很大的波动，这是因为此类电源内阻很大的缘故所致，故不适合大电流供电的应用场合。 二、器件选择 1.电路设计时，应先测定负载电流的准确值，然后参考示例来选择降压电容器的容量。因为通过降压电容C1向负载提供的电流Io，实际上是流过C1的充放电电流Ic。C1容量越大，容抗Xc越小，则流经C1的充、放电电流越大。当负载电流Io小于C1的充放电电流时，多余的电流就会流过稳压管，若稳压管的最大允许电流Idmax小于Ic-Io时易造成稳压管烧毁。 2.为保证C1可靠工作，其耐压选择应大于两倍的电源电压。 3.泄放电阻R1的选择必须保证在要求的时间内泄放掉C1上的电荷。 三、设计举例 图2中，已知C1为0.33μF，交流输入为220V/50Hz，求电路能供给负载的最大电流。 C1在电路中的容抗Xc为： Xc=1 /（2 πf C）= 1/（2*3.14*50*0.33*10-6）= 9.65K 流过电容器C1的充电电流（Ic）为：
Ic = U / Xc = 220 / 9.65 = 22mA。 通常降压电容C1的容量C与负载电流Io的关系可近似认为：C=14.5 I，其中C 的容量单位是μF，Io的单位是A。 电容降压式电源是一种非隔离电源，在应用上要特别注意隔离，防止触电 电容降压电源原理和计算公式 这一类的电路通常用于低成本取得非隔离的小电流电源。它的输出电压通常可在几伏到三几十伏，取决于所使用的齐纳稳压管。所能提供的电流大小正比于限流电容容量。采用半波整流时，每微法电容可得到电流（平均值）为：（国际标准单位） I(A V)=0.44*V/Zc=0.44*220*2*Pi*f*C =0.44*220*2*3.14*50*C=30000C =30000*0.000001=0.03A=30mA 如果采用全波整流可得到双倍的电流（平均值）为： I(A V)=0.89*V/Zc=0.89*220*2*Pi*f*C =0.89*220*2*3.14*50*C=60000C =60000*0.000001=0.06A=60mA 一般地，此类电路全波整流虽电流稍大，但是因为浮地，稳定性和安全性要比半波整流型更差，所以用的更少。 使用这种电路时，需要注意以下事项： 1、未和220V交流高压隔离，请注意安全，严防触电！ 2、限流电容须接于火线，耐压要足够大（大于400V），并加串防浪涌冲击兼保险电阻和并放电电阻。 3、注意齐纳管功耗，严禁齐纳管断开运行。 采用电容降压电路是一种常见的小电流电源电路﹐由于其具有体积小﹑成本低﹑电流相对恒定等优点﹐也常应用于LED的驱动电路中。 图一为一个实际的采用电容降压的LED驱动电路﹕请注意﹐大部分应用电路中没有连接压敏电阻或瞬变电压抑制晶体管﹐建议连接上﹐因压敏电阻或瞬变电压抑制晶体管能在电压突变瞬间( 如雷电﹑大用电设备起动等)有效地将突变电流泄放﹐从而保护二级关和其它晶体管﹐它们的响应时间一般在微毫秒级。
二、电容降压原理 当一个正弦交流电源U（如220V AC 50HZ）施加在电容电路上时，电容器两极板上的电荷，极板间的电场都是时间的函数。也就是说：电容器上电压电流的有效值和幅值同样遵循欧姆定律。 即加在电容上的电压幅值一定，频率一定时，就会流过一个稳定的正弦交流电流ic。容抗越小（电容值越大），流过电容器的电流越大，在电容器上串联一个合适的负载，就能得到一个降低的电压源，可经过整流，滤波，稳压输出。 电容在电路中只是吞吐能量，而不消耗能量，所以电容降压型电路的效率很高。 三、原理方框图 电路由降压电容，限流，整流滤波和稳压分流等电路组成。 1.降压电容：相当于普通稳压电路中的降压变压器，直接接入交流电源回路中，几乎承受全部的交流电源U，应选用无极性的金属膜电容（METALLIZED POLYESTER FILM CAPACITOR）。 2.限流电路：在合上电源的瞬间，有可能是U的正或负半周的峰_峰值，此时瞬间电流会很大，因此在回路中需串联一个限流电阻，以保证电路的安全。 3.整流滤波：有半波整流和全波整流，与普通的直流稳压电源电路的设计要求相同。 4.稳压分流：电压降压回路中，电流有效值I是稳定的，不受负载电流大小变化的影响，因此在稳压电路中，要有分流回路，以响应负载电流的大小变化。 四、设计势实例 1.桥式全波整流稳压电路：
规格要求：输出DC电压12V，DC电流300mA；输入电源220V AC/50HZ 市电。 1）降压电容C1的选择： a. C1容值的选择： 电容值取决于负载电流，负载电流I确定后,可得: C1≥1/2лfU 式中交流电源U值计算时取负10%，即：I=300mA，U=220V*（-10%） =198V，f=50HZ, C1≥0.3(2*3.14156*50*198)=4.82uF) 电容值只可取大，不可取小，本例电容C1取值5uF。 b. 耐压值的选择： 要考虑电源正10%的情况，如本例用市电，C1要选择250V AC的金属膜电容。 c. 耐瞬间冲击电流的选择： 金属膜电容的内阻是很低的，允许电容在吞吐能量时，有大的电流流过，这个电流的大小取决于电容值和它的du/dt值，此值由电容的结构，金属膜的类型，引出线的方式决定的。 du/dt值与电容的耐压值有关，耐压越高，du/dt值越大，不同厂家产品du/dt值也有很大的差别，如耐压为250VAC电容值为5uF的金属膜电容的 du/dt值一般在3－30之间选择。 在本例中：C1＝5uF，du/dt值取3，则C1耐瞬间冲击电流值为： I=Cdu/dt＝5*3＝15（A） 2）限流电阻R1的选择： 先求C1的容抗：Xc＝1/2лfC＝1/(2*3.1416*50*0.000005)=636.36Ω 则复阻抗：|Z|＝638.3Ω（R1取值为47Ω） 求得电流有效值为：I=U/|Z|=220/638.3344.7mA 电阻实际承受的有效电压值：UR=344.7mA*47Ω ＝16.2V 求出电阻实际承受的功率：PR＝16.2V*344.7mA=5.58W（R1选用线绕电阻器，功率取7.5W） 3）稳压分流电路： 稳压管ZD1和T1管E-B结，R3组成稳压电路，T1,R2组成分流电路。 ZD1选用11.3V的稳压管；R3阻值取180Ω1/6W；T1管响应负载电流的大小变化，负载电流可在0－300mA内变化，T1选用2W的PNP管，电流放大倍数≥200；R2用作负载电流较小时，分担一部分T1管的功率，R2取值30Ω/3W。