擺在你面前的就是這么一個(gè)看似簡(jiǎn)單的問題:
旁路(電容)與去耦(電容)有什么聯(lián)系與區(qū)別?
不客氣地說,大多數(shù)讀者都無法明確說出準(zhǔn)確的答案,連很多所謂的資深工程師也不能幸免。
于是乎,好像早就約定好的一樣,一窩蜂地打開瀏覽器到網(wǎng)上搜索相關(guān)資料,試圖找出問題的答案,然而不幸的是,網(wǎng)上所謂的經(jīng)驗(yàn)未必是正確的,而且,也不知道這些所謂的經(jīng)驗(yàn)最開始是誰寫,反正網(wǎng)上大把大把地轉(zhuǎn)載,一點(diǎn)新意都沒有。這里可以肯定的說:關(guān)于這個(gè)問題的信息多種多樣,甚至很多好像都是矛盾的,然而,就算你全部瀏覽完個(gè)遍后還是不會(huì)有什么清晰答案,甚至更多人更糊涂了。
我們來看看網(wǎng)絡(luò)上關(guān)于這個(gè)問題的主流說法是什么,先來開一次點(diǎn)評(píng)大會(huì),再來給出我們的最終答案(一家之言,僅供參考):
點(diǎn)評(píng):如果不出意外的話,還有類似下面的圖片來對(duì)上述文字進(jìn)行補(bǔ)充說明:
真是圖文并茂、敘述詳盡、鞭辟入里、入木三分吶,這種說法可能很容易被大多數(shù)工程師所接受,然而,從電容所處位置不同來說明去耦電容與旁路電容的區(qū)別還是很勉強(qiáng)的,甚至是可笑的!換言之,不贊同這種說法,完全不贊同!
點(diǎn)評(píng):這個(gè)信息應(yīng)該還是比較中肯,與我們的文章《旁路電容的工作原理》的思路相當(dāng)接近,但仍然沒有明確指出兩者的區(qū)別,那旁路電容與去耦電容有區(qū)別嗎?當(dāng)然有!區(qū)別大了!
點(diǎn)評(píng):不知道在說什么,東抄一點(diǎn)西抄一點(diǎn)!誰說去耦電容一般都很大的,100nF的去耦電容不是很常用的嗎?又是誰說旁路電容是針對(duì)高頻來用的?
點(diǎn)評(píng):我不知道這段話是原作者本就是這樣寫的,還是轉(zhuǎn)載成這樣的,四個(gè)字,亂七八糟!還被成千上萬的人轉(zhuǎn)載,甚至被冠以“精辟”兩個(gè)字,可想而知網(wǎng)絡(luò)信息的嚴(yán)重失真,轉(zhuǎn)載者也從來沒有認(rèn)真看過他認(rèn)為“精辟”的經(jīng)驗(yàn)。
你家有分布電感 5uH的電容嗎?如果電感有5uH的話,那還叫分布電感嗎?5nH是正解!既然0.1uF去耦電容的共振頻率為7MHz,為什么1uF、10 uF電容的共振頻率在20MHz以上,比0.1uF電容的共振頻率還高,不全是扯淡嘛!1nF、10nF才是正解!
然而,這里我想說的是:如果你把這段話中所有“去耦電容”換成“旁路電容”再讀一遍的話,你認(rèn)為哪種意思是正確的?因?yàn)槲覀冊(cè)谖恼隆杜月冯娙莸墓ぷ髟怼分幸泊蟾疟硎九月冯娙菔沁@么個(gè)意思,那是我的文章中說錯(cuò)了,還是網(wǎng)上的信息錯(cuò)了?
是不是頭都快暈了!編劇別賣關(guān)子了,把答案給亮出來,趕緊的!
其實(shí),兩者的區(qū)別與聯(lián)系很簡(jiǎn)單,就一句話:去耦就是旁路,旁路不一定是去耦!
我們經(jīng)常提到像去耦、耦合、濾波等說法,是從電容器在電路中所發(fā)揮的具體功能的角度去稱呼的,這些稱呼屬于同一個(gè)概念層次,而旁路則只是一種途徑,一種手段,一種方法。
比如,我們可以這么說:電容器通過將高頻信號(hào)旁路到地而實(shí)現(xiàn)去耦作用。因此,數(shù)字芯片電源引腳旁邊100nF的小電容,你可以稱之為去耦電容,也可以稱之為旁路電容,都是沒有錯(cuò)的,如果你要強(qiáng)調(diào)的是去耦作用,則應(yīng)該稱其為去耦電容,有些廠家的數(shù)據(jù)手冊(cè)比較講究,文中講的是去耦電路,就會(huì)以“旁路(去耦)電容器”來表示。
旁路與去耦是并是同一個(gè)層面的概念,相當(dāng)于水果與蘋果的區(qū)別,光頭與和尚的區(qū)別,如下圖所示:
蘋果是水果,但水果不一定是蘋果,爸爸是光頭,但光頭的不一定都是爸爸。
如果上面這些對(duì)比還不能讓信服的話,我們換種方式:
不要再廢話了,哎呀,這個(gè)人的手要舉起來了,他想干什么?
可能他要投降,可能要行禮,可能要做超人開始飛向太空,當(dāng)然,也有可能要揍小編。
這個(gè)劇情里面,“舉起來手”是一種手段(相當(dāng)于旁路概念層面),而這種手段的要達(dá)到的目的可能是投降、行禮、飛行、揍編(自創(chuàng)的)或其它什么的(相當(dāng)于去耦、耦合、濾波等等),如下圖所示:
因此,由于概念層次的不同,在實(shí)際稱呼中有交叉使用的現(xiàn)象也是正常的,當(dāng)然,也有一些約定俗成或傳統(tǒng)的稱呼方法。
我們舉幾個(gè)例子來看看,如下圖所示FPGA芯片附近的100nF小電容:
對(duì)于數(shù)字電路中的100nF小電容,你可以認(rèn)為它是旁路電容,也可以認(rèn)為是去耦電容,甚至可以認(rèn)為是耦合電容(將噪聲耦合到地了),只不過很少有人這么稱呼。
電源濾波電路如下圖所示的:
對(duì)于1000uF的大電容C2,你可以認(rèn)為它是濾波電容,也可以認(rèn)為它是旁路電容,它通過將低頻擾動(dòng)旁路到地而達(dá)到濾波的目的。
電容三點(diǎn)式振蕩電路如下圖所示:
一般認(rèn)為上圖中C3是旁路電路,而C4是耦合電容,但你也可以認(rèn)為C3是耦合電容,它利用“隔直通交”的特點(diǎn)將三點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò)正反饋信號(hào)耦合到Q1的基極,只不過更多人將其稱為旁路電容,但你不能說C4是旁路電容,既然是旁路,肯定得有旁路的對(duì)象,C4只能稱為耦合電容,不能稱為旁路電容。
基本共發(fā)射極放大電路如下圖所示:
C3一般就稱為旁路電容,這個(gè)幾乎地球人都不會(huì)有什么意見,但你也可以認(rèn)為C3是耦合電容(將交流信號(hào)耦合到地了),只不過很少這樣稱呼。
但是C4這個(gè)電容的叫法就有很多爭(zhēng)議了。
有人說,因?yàn)閂CC是從整流濾波電路過來的,C4也算是濾波電容。從功能上來講,掛在VCC線上的電容總會(huì)有濾波作用,這是客觀存在的事實(shí),無論其容量是大還是小、布局離電源輸入是遠(yuǎn)還是近,但從放大電路來講,這個(gè)電容主要所起的作用是去耦,因此也可以說是旁路(前面已經(jīng)說過,去耦就是旁路),它將電路中可能出現(xiàn)的擾動(dòng)或噪聲旁路到地,很多人在功放電路的正負(fù)電源并了幾個(gè)10000uF(1萬微法)大電容就是這個(gè)意思。
有人站起來指著我的鼻子說:扯淡,我加了這些大電容是為了儲(chǔ)能,你這土鱉不懂就不要亂說話!然而,我想說的是:當(dāng)你用一只手指著我的時(shí)候,其它手指卻是指著自己的!
你可以理解C4的作用為儲(chǔ)能(也就是所謂的大水塘),擾動(dòng)(低頻)或噪聲(高頻)的來源之一是電源供電不足,儲(chǔ)能足夠自然可以降低擾動(dòng)或噪聲,其實(shí)與旁路、去耦一個(gè)意思,你的理解是“平民化”理解,我的理解是“高逼格”理解,沒什么任何區(qū)別。
但,你不能認(rèn)為C4是濾波電容,盡管從某些角度來看并沒有錯(cuò),這與第一點(diǎn)中FPGA旁邊100 nF的小電容一樣,你不能它們認(rèn)為是濾波電容,盡管客觀來講這些小電容也有一定(可以忽略不計(jì))的濾波作用。
原文標(biāo)題:看似簡(jiǎn)單的,旁路電容與去耦電容
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