在本教程中，我们将学习其中一个专业电容器的应用旁路电容器或去耦电容器。
我们知道电容器是一种电气设备，它能够以电场并在预定的时间和速度释放它。而且，电容器可以阻挡直流电并通过交流电。
电容器的这两个特性(或功能)都用于旁路电容器。
大纲
介绍
想象一下，你已经设计了一个很好的运放电路，并开始制作它的原型，但失望地发现电路不像预期的那样工作，或者根本不工作。主要原因可能是来自电源或内部集成电路的噪声，甚至来自相邻集成电路的噪声可能已经耦合到电路中。
由定期尖峰产生的电源噪声是不受欢迎的，必须不惜任何代价消除。旁路电容作为第一道防线，防止不需要的噪音对电源供应。
什么是旁路电容?
在集成电路的VCC和GND引脚之间通常采用旁路电容。旁路电容消除了电压尖峰对电源的影响，也降低了电源噪声。
旁路电容是指旁路电源的高频元件。它也被称为去耦电容器，因为它将电路的一部分与其他部分去耦(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被降低)。
旁路电容一般应用在电路的两个位置:一个在电源，另一个在每个有源器件(模拟或数字IC)。
旁路电容安置在电源附近消除电压下降在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)。
当寄生电阻和电感延迟瞬时电流传递时，放置在IC的VCC和GND引脚附近的旁路电容将能够满足开关电路(数字IC)的瞬时电流需求。
旁路电容如何消除电源噪声?
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，有瞬时电流从电源流出。但当电容上的电荷达到最大值(由Q = CV决定)时，电容器导电板之间的电场使电源的电场失效，不再有电荷流过电容器。
因此，在直流电路中，电容器充电到电源电压，并阻止任何流过它的电流。
当一个电容器连接到一个时变的交流电源，由于充放电循环，电流流动很少或没有阻力。
记住这一点，当旁路电容器被放置在电源上，它为噪音(本质上是一个交流信号)从电源到地提供了一个低电阻路径。因此，旁路电容将电源与鼻信号分流。
由于直流被电容器阻挡，它将通过电路，而不是通过电容器到地。这就是原因;这种电容器也被称为去耦电容器。
旁路电容器方面的考虑
一个电路没有旁路电容或不正确的旁路可以造成严重的功率干扰，可能导致电路故障。因此，在电路中必须使用合适的旁路电容。
以下是在选择旁路电容时必须考虑的几个因素。
- 电容器类型
- 电容的位置
- 电容的大小
- 输出负载效应
电容器类型
在高频电路中，旁路电容的引线电感是一个重要的因素。当开关在高频率，如> 100MHz，一个高频噪声产生在电力轨道和这些谐波在电源与高引线电感组合将导致电容器作为开路电路。
这防止电容器在需要时提供必要的电流，以保持稳定的供应。因此，当选择电容器从器件(集成电路)的内部噪声旁路电源时，必须选择低引线电感的电容器。
MLCC或多层陶瓷片式电容器是旁路电源的首选。
电容的位置
旁路电容的安置非常简单。一般情况下，旁路电容被放置在尽可能靠近设备电源引脚的地方。如果距离增加，PCB上额外的粘性会转化为串联电感和串联电阻，从而降低电容的有用带宽。
因此，在电源引脚和旁路电容之间的更长的PCB线迹增加了电感，并在一开始就失去了引入旁路电容的目的。
电容的大小
旁路电容的大小是决定电容在需要时向设备提供瞬时电流的能力的关键。在决定电容器的尺寸时，有两件事要考虑。
- 当引脚由低到高切换时所需的电流量
- 计算电容的最大电流的最大脉冲转换速率
输出负载效应
如果输出负载为纯电阻，则频率不影响输出的升降次数。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供电系统的振荡。
旁路电容在放大器中的作用
下图显示了分压器偏置放大器的电路图。电阻R1, R2, RC和RE帮助晶体管在负载线的中间偏置Q点。电阻RE增加了Q点的稳定性。
在输入端和输出端分别有两个耦合电容C1和C2。C1将交替信号源耦合到晶体管的基部，而C2将信号放大到负载。
但讨论的器件是旁路电容CE。由于交流信号的放大，发射器电流的大小很大。如果没有旁路电容，大的交流发射极电流流过发射极电阻RE，在RE上有大的交流压降。
这导致了一个小的交流基极电流，通过RE的电压降减去Vin。因此，输出电压降低，电压增益大幅度降低。
我们需要为交流发射极电流从发射极流向地提供一个低阻抗路径，以防止电压增益的损失。这可以通过连接一个电容器之间的发射器和地，这作为旁路电容器旁路交流发射器电流。
旁路电容在哪里使用?
几乎所有的模拟和数字设备都使用旁路电容。在这两个器件中，旁路电容，通常是一个电容或0.1 μ F值，被放置在功率引脚附近。电源也使用旁路电容器，他们通常是较大的10µF电容器。
旁路电容的值取决于设备，例如，在电源情况下，它是在10µF到100µF之间，在集成电路情况下，它通常是0.1µF或由操作频率决定。
如果器件的带宽约为1MHz，则使用1µF旁路电容。如果带宽大约是10MHz或以上，0.1 μ F电容器被使用。
在某些应用中，并联的旁路电容器网络用于滤波广泛的频率范围。
电路中的每个有源器件必须在靠近电源引脚的地方有一个旁路电容。如果有多个旁路电容，较小容量的电容必须放置在靠近设备的地方。
在模拟电路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，就很有可能在信号通路中引入噪声。
在带有微处理器和控制器的数字电路中，旁路电容的使用略有不同。旁路电容在数字电路中的主要作用是充当电荷贮存器。
在数字电路中，逻辑门的开关频率很高，在开关过程中需要很大的电流。寄生电阻和电感不会允许开关过程中需要的大电流突然流动。
因此，一个旁路，放置在尽可能靠近电源脚，以减少寄生电感，将提供瞬时电流之前，电源可以启动。
旁路电容的应用
旁路电容的主要用途是在通过所需的直流时，分流电源中不需要的高频元件。下面是旁路电容的三个主要应用领域。
补偿电流的要求
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。
这种在输出端变化的电流引起从电源端引出的变化电流。这些功率的变化可能引起波动，这些波动可能通过电源作为噪声耦合到信号线上。
旁路电容作为临时电流源有助于减少波动。
电源滤波器
在电源中，大型旁路电容通常100µF或1000µF或更多，用于过滤整流正弦波的波纹。
数字系统
在数字电路中，在所有集成电路的VCC和GND引脚之间使用旁路电容，这有助于在集成电路的推荐范围内保持稳定的电源供应，也可以消除进入电源的高频信号。此外，它们还在快速开关电路中充当瞬时电流提供者。
