一般來講,從電路上說,總是存在驅(qū)動(dòng)的源和被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載。如果負(fù)載電容比較大,驅(qū)動(dòng)電路要把電容充電、放電,才能完成信號(hào)的跳變,在上升沿比較陡峭的時(shí)候,電流比較大,這樣驅(qū)動(dòng)的電流就會(huì)吸收很大的電源電流,由于電路中的電感,電阻(特別是芯片管腳上的電感,會(huì)產(chǎn)生反彈),這種電流相對(duì)于正常情況來說實(shí)際上就是一種噪聲,會(huì)影響前級(jí)的正常工作。這就是耦合。
去耦電容就是起到一個(gè)電池的作用,滿足驅(qū)動(dòng)電路電流的變化,避免相互間的耦合干擾。
旁路電容實(shí)際也是去藕合的,只是旁路電容一般是指高頻旁路,也就是給高頻的開關(guān)噪聲提高一條低阻抗泄防途徑。高頻旁路電容一般比較小,根據(jù)諧振頻率一般是0.1u,0.01u等,而去耦合電容一般比較大,是10u或者更大,依據(jù)電路中分布參數(shù),以及驅(qū)動(dòng)電流的變化大小來確定。
然而,都是這樣嗎?當(dāng)然不是!
去耦和旁路都可以看作濾波。去耦電容相當(dāng)于電池,避免由于電流的突變而使電壓下降,相當(dāng)于濾紋波。具體容值可以根據(jù)電流的大小、期望的紋波大小、作用時(shí)間的大小來計(jì)算。去耦電容一般都很大,對(duì)更高頻率的噪聲,基本無效。旁路電容就是針對(duì)高頻來的,也就是利用了電容的頻率阻抗特性。電容一般都可以看成一個(gè)RLC串聯(lián)模型。在某個(gè)頻率,會(huì)發(fā)生諧振,此時(shí)電容的阻抗就等于其ESR。如果看電容的頻率阻抗曲線圖,就會(huì)發(fā)現(xiàn)一般都是一個(gè)V形的曲線。具體曲線與電容的介質(zhì)有關(guān),所以選擇旁路電容還要考慮電容的介質(zhì),一個(gè)比較保險(xiǎn)的方法就是多并幾個(gè)電容。
一般提到去耦的人,也會(huì)問到旁路,他們兩個(gè)的區(qū)別是什么,可以說清楚,但是卻沒有嚴(yán)格的區(qū)分。
首先就我的理解介紹兩個(gè)常用的簡(jiǎn)單概念。
什么是旁路?
旁路(Bypass),是指給信號(hào)中的某些有害部分提供一條低阻抗的通路。電源中高頻干擾是典型的無用成分,需要將其在進(jìn)入目標(biāo)芯片之前提前干掉,一般我們采用電容到達(dá)該目的。用于該目的的電容就是所謂的旁路電容(Bypass Capacitor),它利用了電容的頻率阻抗特性(理想電容的頻率特性隨頻率的升高,阻抗降低,這個(gè)地球人都知道),可以看出旁路電容主要針對(duì)高頻干擾(高是相對(duì)的,一般認(rèn)為20MHz以上為高頻干擾,20MHz以下為低頻紋波)。
什么是退耦?
退耦(Decouple), 最早用于多級(jí)電路中,為保證前后級(jí)間傳遞信號(hào)而不互相影響各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)的而采取的措施。在電源中退耦表示,當(dāng)芯片內(nèi)部進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作或輸出發(fā)生變化時(shí),需 要瞬時(shí)從電源在線抽取較大電流,該瞬時(shí)的大電流可能導(dǎo)致電源在線電壓的降低,從而引起對(duì)自身和其他器件的干擾。為了減少這種干擾,需要在芯片附近設(shè)置一個(gè) 儲(chǔ)電的“小水池”以提供這種瞬時(shí)的大電流能力。
在電源電路中,旁路和退耦都是為了減少電源噪聲。旁路主要是為了減少電源上的噪聲對(duì)器件本身的干擾(自我保護(hù));退耦是為了減少器件產(chǎn)生的噪聲對(duì)電源的干擾(家丑不外揚(yáng))。有人說退耦是針對(duì)低頻、旁路是針對(duì)高頻,我認(rèn)為這樣說是不準(zhǔn)確的,高速芯片內(nèi)部開關(guān)操作可能高達(dá)上GHz,由此引起對(duì)電源線的干擾明顯已經(jīng)不屬于低頻的范圍,為此目的的退耦電容同樣需要有很好的高頻特性。所以我們?cè)谝话愕挠懻撝胁⒉豢桃鈪^(qū)分退耦和旁路,認(rèn)為都是為了濾除噪聲,而不管該噪聲的來源。
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原文標(biāo)題:細(xì)說“去耦”與“旁路”的區(qū)別
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