①去耦電容的應用背景——電磁干擾EMI

現實生活中的電磁干擾種類很多，包括靜電放電ESD、快速瞬間群脈沖EFT、浪涌Surge等等。電磁干擾是我們在電路分析和設計中必須要注意的問題，比如一個簡單的靜電放電，我們用手能夠感覺到的靜電，可能已經達到3KV以上了，如果能夠用眼睛看到，那至少是5KV以上了，雖然電壓很高，但是持續的時間非常短，能量很小，因此不會對人體造成傷害。但是對于半導體器件就不一樣了，一旦瞬間電壓過高，就可能造成器件的損壞，對電路進行破壞。基于電磁干擾的相關問題，就誕生了電磁兼容EMC這個名詞。電磁兼容在設計電路、PCB畫板布局中都非常重要，因此我們必須重視。

②去耦電容的應用

上圖是51單片機開發板的USB接口電路（左）和供電電路（右）。
在USB接口電路中，過了保險絲F1后，接了一個470uF的電容C16；在供電電路中，經過開關后，接了一個100uF的電容C19。這兩個大電容的作用就是去耦（耦可以理解為噪聲或者波動）

分析：容值比較大的電容，理論上可以理解成水缸或者水池子，同時，我們可以直接把電流理解成水流，這樣就更容易明白去耦電容的作用。

（1）緩沖作用。當電路上電的瞬間，電流從電源處流向各個元器件的時候，不穩定，容易沖擊電子器件，對電子器件造成破壞。加上一個大電容可以起到緩沖的作用（電容有充放電的性質）。打個比方，我們直接用水龍頭的水澆地，容易沖壞花花草草。我們只需要在水龍頭處加個水缸，水龍頭里面的水就會流到水缸里面去，當水缸里的水滿了過后就會慢慢溢出，緩慢地流進草地，這樣就不會沖壞花草，起到有效的保護作用。

（2）穩定作用。在一個完整的電路系統中，后級電子器件的功率大小往往都不一樣，并且器件正常工作的時候，所需電流的大小也不是一成不變的。比如后級有個器件還沒有工作的時候，電流消耗是 100mA，突然它參與工作了，電流猛的增大到了 150mA，這個時候如果沒有一個水缸的話，電路中的電壓（水位）就會直接突然下降，比如我們的 5V 電壓突然降低到 3V了。而我們系統中有些電子元器件，必須高于一定的電壓才能正常工作，電壓太低就直接不工作了，這個時候水缸就必不可少了。電容會在這個時候把存儲在里邊的電量（相當于水缸里的水）釋放一下，穩定電壓，當然，隨后前級的電流會及時把水缸充滿的。

③去耦電容的選擇

去耦電容可以使我們的電路中的電壓和電流相對穩定，不會產生太大的波動。常見的去耦電容有鋁電解電容、鉭電容和陶瓷電容。如下圖：



鋁電解電容： 優點是有極性、容量大、能夠耐受大的脈動電流；缺點是容量誤差大、泄露電流大、損耗大、高頻特性不好；應用場合為電源濾波、低頻耦合、低頻去耦、低頻旁路等。
鉭電容： 優點是漏電流極小、貯存性良好、壽命長、容量誤差小、體積小、穩定性好、高頻特性好；缺點容量較小、價格也比鋁電解電容貴，而且耐電壓及電流能力較弱；應用場合為電源濾波、去耦、交流旁路等。
陶瓷電容： 優點是電容容量具有穩定性、適用于長期工作可靠性；缺點是容量比較小；應用場合為耦合、濾波、去耦、振蕩、消除高頻干擾等。
（電容的選取第一是看耐壓值，第二是看電容容值，這就需要一定的電路設計經驗了）

④供電電路中C10電容的分析

電容 C10，它容值較小，是 0.1uF，也就是 100nF，是用來濾除高頻信號干擾的。比如 ESD， EFT 等。我們學過電容的特性——可以通交流隔直流，但是電容的參數對不同頻率段的干擾的作用是不一樣的，這個 100nF 的電容，是我們的前輩根據干擾的頻率段，根據板子的參數，根據電容本身的參數所總結出來的一個值，是一個經驗值。也就是說，以后大家在設計電路的時候，在電源處要加一個0.1uF的高頻去耦電容，不需要再去計算和考量太多。
在電路中需要較大電流供給的器件附近，通常都會加一個大電容，起到穩定電壓的作用，而在所有的 IC 器件的 VCC 和 GND 之間，都會放一個 0.1uF 的高頻去耦電容，濾除高頻信號的干擾，特別在PCB布板的時候，這個 0.1uF 電容要盡可能的靠近 IC，盡量很順利的與這個 IC 的 VCC 和 GND 連到一起。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的51单片机学习笔记（5）——去耦电容的相关知识介绍的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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