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- 发布日期:2024-08-12 06:40 点击次数:153
旁路电容有什么作用及用途旁路电容(bypass电容):用于导通或者吸收某元件或者一组元件中交流成分的一种电容。通常交直流中的交流部分被去除,而允许直流部分通过加有旁路电容的元件。实际上,大多数诸如微控制器(单片机)等的数字电路都是直流电路。这种电路里面的电压水平的变化会造成很多问题。如果电压变化太多,电路可能就会不正常地工作。对大多数情况来讲,纹波电压被认为是交流成分,旁路电容的目的就是要抑制这种交流成分,抑制这种电压噪声。旁路电容的另外一种说法就是滤波电容。
在左边的电路图里面,你可以清楚地看到当使用了滤波电容以后电压噪声的变化情况。注意到两种电压的波动幅度的差别很小(在5到10毫伏)。这个图里面的电压是4.95~5.05V小幅电压。随机的电子噪声造成电压波动,正如图表里面显示那样,这种波动的部分通常被称为“噪声”或者“纹波”。蓝线代表的是没有使用的滤波电容的电压变化,粉红色线是使用了滤波电容了的。纹波电压在几乎所有的直流电路里面都是存在的。在粉红色曲线里面,即使使用了滤波电容以后电压变化幅度变小了,但是“变化”还是存在的,电压还是有纹波噪声。旁路电容的重要功能就是要减小电路里面的纹波的幅值。太大的纹波是极其有害的,使得电路不正常工作。纹波通常又是随机的,当然有时候电路里面其他元器件也会发出噪声。比如继电器和电机经常就能够使电压发生突然的波动,简直就像打破了池塘里面平静的水面一样。其它元器件使用的电流越大,这种纹波噪声的效应也就越明显。一个常见的问题就是这种小幅的纹波真的就那么值得注意么?是啊,电压水平不是足够 了吗?答案取决于你设计的电路类型。如果你的电路只是用来将电机连上一个电池,或着点亮一个LED,那么电路里头的纹波恐怕对你来说并不要紧。但是,如果你在使用数字逻辑门电路,情况恐怕就不是那么简单了,纹波肯定能够给你的电路带来麻烦。首先让我们来考虑一下纹波电压造成的影响。基础电子理论告诉我们电压是势能的差别所引起的,而电流在这种势能的差别中流过;我们知道电压越高,电流越大;我们还知道电压的方向决定了电流的方向。看看右边的纹波电压图和纹波电流图的放大图。上面部分是两个纹波电压变化情况,和前一副图相似,蓝色的线代表没有使用旁路电容,另一个是使用了旁路电容了的。沿着该图下面的横轴看,在点2处电压开始上升,而看看下面的纹波电流图,点2处的电流在一个方向有相对较高的幅值,对比一下,点5处电压和电流的方向是相反的。旁路电容有什么作用及用途注意这种有没有旁路电容(bypass电容)时的差别。通过抑制纹波电压,旁路电容同时也抑制了纹波电流。我想说纹波电压图和纹波电流图很清晰地表达了交流成分的产生,也可以看到电压是如何变化的,以及纹波电流是如何改变方向的。即使这是一个DC电路,纹波也引起了交流成分。旁路电容能够减小AC组分。纹波电流就像电路中的涡流或者回流, 亿配芯城 随着电压和电流在电路里头的传播,电压差异和电流差异足以工作。比如,我们假定一个与门,其半导体门输入端保持稳定输入而使得输出保持在稳定状态,门电路里在电流沿着一个方向流经一个PN结的时候工作,如果电流停止了流动,晶体管也就关闭或者截止;如果纹波着相反的错误方向流动,门也就时常关闭,你得到的输出也会跟着改变。由于一个门可能与其他许多门连在一的效应会造成严重的错误。总之,旁路电容是用于在DC电路里头抑制AC成分的电容。通过使用旁路电容,你的DC电路将不会对纹波电压和纹波电流那么感冒。旁路电容使用注意事项你在许多期刊杂志和书籍里头所看到的电路图都省略了旁路电容。因为他们以为你知道该把它们加入电路里头。而其他时候你或许会看到有一排电容藏在一个电路图的角落里头,似乎没有什么作用。它们通常就是旁路(或者滤波)电容。你只要随便翻开一个数字电路,都不难找到旁路电容的身影。常看到旁路电容(bypass电容)的身影的地方就是直接将电源和地连在一起的旁路电容。正如左边图示的那样。这个简单的使用会允许VCC里头的AC成分直接导通到“地”GND。电容的作用也像蓄流一样,当电压因某种原因下降时充电电容溢出部分电流来填充VCC里面的坑坑洼洼的地方。电容量的大小就决定了它能填充多大的坑洼(电压降),电容量越大能够填充抚平的坑洼也越大。通常使用的是 .1uF的电容。你也可以看到 .01uF也是常有的电容值。追求旁路电容的 值并没有什么意义。旁路电容有什么作用及用途因此,你究竟需要多少旁路电容呢?我笨的做法就是在我每一个电路板上的IC旁边都有自己的旁路电容。实际上,我努力地将旁路电容的一头和Vcc或者GND引脚接在一起。这可能有点矫枉过正,可是过去的这种做法一直都还感觉不错。因此我也向你推荐此法。事实上,你甚至可以在所有DIP封装旁边都使用旁路电容。我认为你只要在每一平方英寸里面都有几个旁路电容,你就可以省心许多了!另外一个使用旁路电容(bypass电容)的地方就是在电源接头处。每当你使用一个电源线接上一个板子或者使用长导线的时候,我都建议你添加一个旁路电容。任何长度的导线都可以像一个小的天线一样,它能够从任何电磁场里面捕捉到电子噪声。我通常在这种长线的两端都加上旁路电容。旁路电容的类型特别重要。建议你使用独石瓷片电容。它们的体积小,便宜而且容易买到。我通常使用管脚间距为。1英寸或者。2英寸,容量 0.1uF 耐压50V 为±20%的旁路电容;容量为。01uF的电容也行。我会避免使用大容量的旁路电容,因为他们的块头太大了。电解电容通常不适合作为旁路电容使用,因为他们通常都是大容量,且对高频响应并不理想。纹波的频率可以决定使用什么容量的电容。精明的办法是,频率越高所需旁路电容容量越小。如果你的电路里头 有个高频元器件,你或许可以考虑并联使用一对电容,一个是大容量一个是小容量。如果你的电路里头纹波非常复杂,你可以多加几个旁路电容,每个电容对应于不同的纹波频率。你也可以加一个ElectrolyTIc capacitor以防低频纹波的幅值太大了。比如,右图中并联使用了三个不同容量的电容,每一个都对一个频率范围的纹波噪声起作用。C4是一个4.7uF电容,可以处理相对低频的电压纹波,C2可以处理中等频率,C3可以处理稍高点的频率,电容的响应频率由它的内部阻抗和感抗决定的。
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