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標題: 干貨 | VCC（電源）和 GND（地）之間電容的作用 [打印本頁]

作者: 芻狗 時間: 2024-3-18 08:40
標題: 干貨 | VCC（電源）和 GND（地）之間電容的作用

作用：電源輸入/輸出濾波電容，主要用于穩定輸出，對穩壓有利。

電容的主要作用

穩壓

電源與地之間接電容的原因有兩個作用，儲能和旁路儲能：電路的耗電有時候大，有時候小，當耗電突然增大的時候如果沒有電容，電源電壓會被拉低，產生噪聲，振鈴，嚴重會導致 CPU 重啟，這時候大容量的電容可以暫時把儲存的電能釋放出來，穩定電源電壓，就像河流和水庫的關系旁路：電路電流很多時候有脈動，例如數字電路的同步頻率，會造成電源電壓的脈動，這是一種交流噪聲，小容量的無極電容可以把這種噪聲旁路到地（電容可以通交流，阻直流，小容量電容通頻帶比大電容高得多），也是為了提高穩定性。

電源濾波

電容的容量 = 介電常數面積 / 距離 =εS/d，通常 ε、d 不易改動，只能改動 S 來改變電容量。當電容很大時，S 必然大，為了減小體積，不得不用卷疊的方式，但卷疊必然增加電感量（盡管對稱雙繞）。電容實際是 R、L、C的組合，如此，大電容相對電感量 L 也大。例如：用 2200uF 電容波時，對于低頻 50Hz是很好的，但是對于高頻（K、MHz）來說，一點用也沒有，因為L太大。所以高手很講究電源的濾波，會采用大、中、小三種電容，分別針對低、中、高頻來濾波。

實際應用

在直流電源（Vcc）和地之間并接電容的電容可稱為濾波電容，濾波電容濾除電源的雜波和交流成分，壓平滑脈動直流電，儲存電能，取值一般 100－4700uF。取值與負載電流和對電源的純凈度有關，容量越大越好。有時在大電容旁邊會并有一個容量較小的電容，叫高頻去耦電容，也是濾波的一種形式，用來濾除電源中的高頻雜波，以免電路態產生自激，穩定電路工作狀，取值一般 0.1－10uF，取值與濾除雜波的頻率有關。

這樣接的作用一般叫 “退耦”，也叫 “退交連”、“旁路” 電容，常按排在電源供給、IC 和功能模塊電路附近。以無感的瓷片、獨石電容為佳。
作用是為高頻信號提供通路，減小電源內阻，去除電源和地線在敷銅板上 “走長線” 的影響，防止公用電源的各部分電路之間的 “有害交連” 等等。常用 10nF。

在開發板上，通常直流電源和地之間有很多 0.1uF非電解電容和 10uF的電解電容。
這些電容，目的是使電源線和地線之間為低阻抗，電源接近理想電壓源。你要說是濾波作用也可以，但需要弄清楚是濾什么波。不是濾電源的紋波，而是某芯片電流發生變化在電源線上造成的紋波，使其不影響其它芯片。
使用 0.1uF 無極性電容和 10uF 電解電容并聯，是因為電解電容的寄生電感比較大，消除高頻紋波能力較差。而無極性電容寄生電感小，濾除高頻紋波能力較好。但若根據低頻的要求選擇容量，則無極性電容體積太大，成本也高，電解電容體積小，同樣容量價格較便宜。故采用兩種電容并聯。

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你自己設計電路，也應該這樣使用，而且各電容位置和走線很有講究。只能說兩句原則：

各小容量的無極性電容兩端到芯片的電源引腳和地引腳聯接線盡可能短，越短越好。

電源通常由其它電路板引入，電解電容通常每塊電路板上只有一個兩個。一個電解電容的話，放到電源進入該電路板之處。此時電解電容當然離各芯片較遠，但因電解電容主要在較低頻率起作用，所以稍遠一點沒有關系。如果該電路板上用兩支電解電容，另一支放到耗電最多的芯片附近。

這些和電路板元件布局、地線的走線安排 (多層板通常有地層) 都有關系。
10MHz 以下的噪聲 0.1μF 電容效果好。按 C=1/F，即 10MHz 取 0.1μF。
簡單的說是，將干擾通過電容接地。

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