旁路電容有什么作用及用途

旁路電容（bypass電容）：用于導通或者吸收某元件或者一組元件中交流成分的一種電容。通常交直流中的交流部分被去除，而允許直流部分通過(guò)加有旁路電容的元件。

實(shí)際上，大多數諸如微控制器（單片機）等的數字電路都是直流電路。這種電路里面的電壓水平的變化會(huì )造成很多問(wèn)題。如果電壓變化太多，電路可能就會(huì )不正常地工作。對大多數情況來(lái)講，紋波電壓被認為是交流成分，旁路電容的目的就是要抑制這種交流成分，抑制這種電壓噪聲。旁路電容的另外一種說(shuō)法就是濾波電容。

旁路電容有什么作用及用途

在左邊的電路圖里面，你可以清楚地看到當使用了濾波電容以后電壓噪聲的變化情況。注意到兩種電壓的波動(dòng)幅度的差別很?。ㄔ?到10毫伏）。這個(gè)圖里面的電壓是4.95~5.05V小幅電壓。隨機的電子噪聲造成電壓波動(dòng)，正如圖表里面顯示那樣，這種波動(dòng)的部分通常被稱(chēng)為“噪聲”或者“紋波”。藍線(xiàn)代表的是沒(méi)有使用的濾波電容的電壓變化，粉紅色線(xiàn)是使用了濾波電容了的。紋波電壓在幾乎所有的直流電路里面都是存在的。在粉紅色曲線(xiàn)里面，即使使用了濾波電容以后電壓變化幅度變小了，但是“變化”還是存在的，電壓還是有紋波噪聲。旁路電容的重要功能就是要減小電路里面的紋波的幅值。太大的紋波是極其有害的，使得電路不正常工作。紋波通常又是隨機的，當然有時(shí)候電路里面其他元器件也會(huì )發(fā)出噪聲。比如繼電器和電機經(jīng)常就能夠使電壓發(fā)生突然的波動(dòng)，簡(jiǎn)直就像打破了池塘里面平靜的水面一樣。其它元器件使用的電流越大，這種紋波噪聲的效應也就越明顯。

一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題就是這種小幅的紋波真的就那么值得注意么？是啊，電壓水平不是足夠精 確了嗎？答案取決于你設計的電路類(lèi)型。如果你的電路只是用來(lái)將電機連上一個(gè)電池，或著(zhù)點(diǎn)亮一個(gè)LED，那么電路里頭的紋波恐怕對你來(lái)說(shuō)并不要緊。但是，如果你在使用數字邏輯門(mén)電路，情況恐怕就不是那么簡(jiǎn)單了，紋波肯定能夠給你的電路帶來(lái)麻煩。

首先讓我們來(lái)考慮一下紋波電壓造成的影響?；A電子理論告訴我們電壓是勢能的差別所引起的，而電流在這種勢能的差別中流過(guò)；我們知道電壓越高，電流越大；我們還知道電壓的方向決定了電流的方向。

看看右邊的紋波電壓圖和紋波電流圖的放大圖。上面部分是兩個(gè)紋波電壓變化情況，和前一副圖相似，藍色的線(xiàn)代表沒(méi)有使用旁路電容，另一個(gè)是使用了旁路電容了的。 沿著(zhù)該圖下面的橫軸看，在點(diǎn)2處電壓開(kāi)始上升，而看看下面的紋波電流圖，點(diǎn)2處的電流在一個(gè)方向有相對較高的幅值，對比一下，點(diǎn)5處電壓和電流的方向是相反的。

注意這種有沒(méi)有旁路電容（bypass電容）時(shí)的差別。通過(guò)抑制紋波電壓，旁路電容同時(shí)也抑制了紋波電流。我想說(shuō)紋波電壓圖和紋波電流圖很清晰地表達了交流成分的產(chǎn)生，也可以看到電壓是如何變化的，以及紋波電流是如何改變方向的。即使這是一個(gè)DC電路，紋波也引起了交流成分。旁路電容能夠減小AC組分。

紋波電流就像電路中的渦流或者回流，隨著(zhù)電壓和電流在電路里頭的傳播，電壓差異和電流差異足以工作。比如，我們假定一個(gè)與門(mén)，其半導體門(mén)輸入端保持穩定輸入而使得輸出保持在穩定狀態(tài)，門(mén)電路里在電流沿著(zhù)一個(gè)方向流經(jīng)一個(gè)PN結的時(shí)候工作，如果電流停止了流動(dòng)，晶體管也就關(guān)閉或者截止；如果紋波著(zhù)相反的錯誤方向流動(dòng)，門(mén)也就時(shí)常關(guān)閉，你得到的輸出也會(huì )跟著(zhù)改變。由于一個(gè)門(mén)可能與其他許多門(mén)連在一的效應會(huì )造成嚴重的錯誤。

總之，旁路電容是用于在DC電路里頭抑制AC成分的電容。通過(guò)使用旁路電容，你的DC電路將不會(huì )對紋波電壓和紋波電流那么感冒。

旁路電容使用注意事項

你在許多期刊雜志和書(shū)籍里頭所看到的電路圖都省略了旁路電容。因為他們以為你知道該把它們加入電路里頭。而其他時(shí)候你或許會(huì )看到有一排電容藏在一個(gè)電路圖的角落里頭，似乎沒(méi)有什么作用。它們通常就是旁路（或者濾波）電容。你只要隨便翻開(kāi)一個(gè)數字電路，都不難找到旁路電容的身影。

?？吹脚月冯娙荩╞ypass電容）的身影的地方就是直接將電源和地連在一起的旁路電容。正如左邊圖示的那樣。這個(gè)簡(jiǎn)單的使用會(huì )允許VCC里頭的AC成分直接導通到“地”GND。電容的作用也像蓄流一樣，當電壓因某種原因下降時(shí) 充電電容溢出部分電流來(lái)填充VCC里面的坑坑洼洼的地方。電容量的大小就決定了它能填充多大的坑洼（電壓降），電容量越大能夠填充撫平的坑洼也越大。通常使用的是 .1uF的電容。你也可以看到 .01uF也是常有的電容值。追求旁路電容的精 確值并沒(méi)有什么意義。

因此，你究竟需要多少旁路電容呢？我笨的做法就是在我每一個(gè)電路板上的IC旁邊都有自己的旁路電容。實(shí)際上，我努力地將旁路電容的一頭和Vcc或者GND引腳接在一起。這可能有點(diǎn)矯枉過(guò)正，可是過(guò)去的這種做法一直都還感覺(jué)不錯。因此我也向你推薦此法。事實(shí)上，你甚至可以在所有DIP封裝旁邊都使用旁路電容。我認為你只要在每一平方英寸里面都有幾個(gè)旁路電容，你就可以省心許多了！

另外一個(gè)使用旁路電容（bypass電容）的地方就是在電源接頭處。每當你使用一個(gè)電源線(xiàn)接上一個(gè)板子或者使用長(cháng)導線(xiàn)的時(shí)候，我都建議你添加一個(gè)旁路電容。任何長(cháng)度的導線(xiàn)都可以像一個(gè)小的天線(xiàn)一樣，它能夠從任何電磁場(chǎng)里面捕捉到電子噪聲。我通常在這種長(cháng)線(xiàn)的兩端都加上旁路電容。

旁路電容的類(lèi)型特別重要。建議你使用獨石瓷片電容。它們的體積小，便宜而且容易買(mǎi)到。我通常使用

管腳間距為。1英寸或者。2英寸，容量 0.1uF 耐壓50V精度為±20%的旁路電容；容量為。01uF的電容也行。我會(huì )避免使用大容量的旁路電容，因為他們的塊頭太大了。電解電容通常不適合作為旁路電容使用，因為他們通常都是大容量，且對高頻響應并不理想。

紋波的頻率可以決定使用什么容量的電容。精明的辦法是，頻率越高所需旁路電容容量越小。如果你的電路里頭 有個(gè)高頻元器件，你或許可以考慮并聯(lián)使用一對電容，一個(gè)是大容量一個(gè)是小容量。如果你的電路里頭紋波非常復雜，你可以多加幾個(gè)旁路電容，每個(gè)電容對應于不同的紋波頻率。你也可以加一個(gè)ElectrolyTIc capacitor以防低頻紋波的幅值太大了。比如，右圖中并聯(lián)使用了三個(gè)不同容量的電容，每一個(gè)都對一個(gè)頻率范圍的紋波噪聲起作用。C4是一個(gè)4.7uF電容，可以處理相對低頻的電壓紋波，C2可以處理中等頻率，C3可以處理稍高點(diǎn)的頻率，電容的響應頻率由它的內部阻抗和感抗決定的。