電容的應用大概分成這四類,那怎麼區分他們呢?我細細道來
① 耦合電容(Coupling Capacitor)
② 旁路電容 (Bypass Capacitor)
③ 濾波電容(Filter Capacitor)
④ 去耦電容(De-coupling Capacitor)
一、耦合電容(Coupling Capacitor)
首先,最容易區分的耦合電容,耦合電容是串聯在電路中的(其他三種都是並聯在電路中的),目的是除去信號的直流分量,使信號關於0軸對稱。如高速SERDES這種敏感的信號就常常需要在晶片埠處加上AC耦合電容,可以濾出共模幹擾。AC耦合雖然有好處,它也有壞處,它增加了阻抗不連續性,也會導致邊沿變緩慢等等。耦合電容如何選取,添加的位置,PCB的相關優化我們以後有機會再說。
二、旁路電容(Bypass Capacitor)
旁路電容、去偶電容和濾波電容都是並聯在電路中的,即一端接信號或電源,另一端接GND。如何區分它們呢?旁路電容我們之前的一期內容《旁路電容和心臟搭橋》中說過了,在應用旁路電容的電路裡,AC和DC都是我們需要的信號,我們只是認為的加上另一條路徑,讓AC和DC走不同的路徑互不幹擾。最典型的例子就是三級放大電路中的E級並聯的旁路電容。既不影響直流的靜態工作點,又不影響交流小信號放大增益。
三、濾波電容(Filter Capacitor)
顧名思義,濾波電容就是濾波用的,並聯在電路兩端,濾出的波當然也是我們不需要的噪聲,紋波等等。在之前的文章《開關電源與濾波電容》中舉了一個特別簡單的採用濾波電容濾出開關電源紋波的例子。



從圖中很明顯的能看出來濾波電容的作用,這裡我們只是在負載R兩端並聯了一個4uf的電容。再實際電源設計中會應用很多不同容值的電容配合使用。大電容濾低頻小電容濾高頻,其中最大的那個電容一般有100uf,47uf等,一般我們稱為Bulk(巨大的)電容。對於濾波電容的設計我們也是以後有機會再來詳細聊聊,很有意思。
④ 去耦電容(De-coupling Capacitor)
去耦電容也是並聯在電路兩端的,其實去耦電容和濾波電容並沒有分的那麼清楚,也沒有必要,因為他們的目的都是為了濾掉高頻噪聲。但是一般來講濾波電容是以電源的角度來說的。電源的作用是提供一個穩定的直流電壓,濾波電容就是要濾掉紋波和噪聲使電源的直流電壓穩定。去耦電容一般是從負載的角度來說的。首先負載本身可以引起噪聲,當一個電源掛多個負載時,一個負載引起的噪聲就會傳遞給其他負載,這時,我們加上一些電容有時候會配合磁珠電阻等元件,即能濾掉本身的噪聲也能起到隔離各個負載的作用。
但是真的沒有必要糾結這個電容是去耦電容還是濾波電容,只要把它起到的作用搞清楚了就OK了。
之前有一期我們用ADS仿真了Murata官網上提供的電容spice模型,對於有的大電容uf級的,仿真出的電容值和實際的標稱值會相差很多,之前仿過一個標稱100uf的,實際只有64uf,小夥伴們知道這是為什麼嗎?廠家偷工減料了嗎?