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耦合和退耦及去耦電容介紹

作者:佚名    文章來源:本站原創    點擊數:    更新時間:2010/9/23

耦合指信號由第一級向第二級傳遞的過程,一般不加注明時往往是指交流耦合。
退耦是指對電源采取進一步的濾波措施,去除兩級間信號通過電源互相干擾的影響。
耦合常數是指耦合電容值與第二級輸入阻抗值乘積對應的時間常數。

退耦有三個目的:

1.將電源中的高頻紋波去除,將多級放大器的高頻信號通過電源相互串擾的通路切斷;
2.大信號工作時,電路對電源需求加大,引起電源波動,通過退耦降低大信號時電源波動對輸入級/高電壓增益級的影響;3.形成懸浮地或是懸浮電源,在復雜的系統中完成各部分地線或是電源的協調匹配。

1,耦合,有聯系的意思。
2,耦合元件,尤其是指使輸入輸出產生聯系的元件。
3,去耦合元件,指消除信號聯系的元件。
4,去耦合電容簡稱去耦電容。
5, 例如,晶體管放大器發射極有一個自給偏壓電阻,它同時又使信號產生壓降反饋到輸入端形成了輸入輸出信號耦合,這個電阻就是產生了耦合的元件,如果在這個電 阻兩端并聯一個電容,由于適當容量的電容器對交流信號較小的阻抗(這需要計算)這樣就減小了電阻產生的耦合效應,故稱此電容為去耦電容。

有源器件在開關時產生的高頻開關噪聲將沿著電源線傳播。去耦電容的主要功能就是提供一個局部的直流電源給有源器件,以減少開關噪聲在板上的傳播和將噪聲引導到地。

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所謂退耦,既防止前后電路網絡電流大小變化時,在供電電路中所形成的電流沖動對網絡的正常工作產生影響。換言之,退耦電路能夠有效的消除電路網絡之間的寄生耦合。
退耦濾波電容的取值通常為47~200μF,退耦壓差越大時,電容的取值應越大。所謂退耦壓差指前后電路網絡工作電壓之差。
如下圖為典型的RC退耦電路,R起到降壓作用:
大家看到圖中,在一個大容量的電解電容C1旁邊又并聯了一個容量很小的無極性電容C2
原因很簡單,因為在高頻情況下工作的電解電容與小容量電容相比,無論在介質損耗還是寄生電感等方面都有顯著的差別(由于電解電容的接觸電阻和等效電感的影響,當工作頻高于諧振頻率時,電解電容相當于一個電感線圈,不再起電容作用)。在不少典型電路,如電源退耦電路,自動增益控制電路及各種誤差控制電路中,均采用了大容量電解電容旁邊并聯一只小電容的電路結構,這樣大容量電解電容肩負著低頻交變信號的退耦,濾波,平滑之作用;而小容量電容則以自身固有之優勢,消除電路網絡中的中,高頻寄生耦合。在這些電路中的這一大一小的電容均稱之為退耦電容。
在一個大的電容上還并聯一個小電容的原因
大電容由于容量大,所以體積一般也比較大,且通常使用多層卷繞的方式制作,這就導致了大電容的分布電感比較大(也叫等效串聯電感,英文簡稱ESL)。

電感對高頻信號的阻抗是很大的,所以,大電容的高頻性能不好。而一些小容量電容則剛剛相反,由于容量小,因此體積可以做得很小(縮短了引線,就減小了ESL,因為一段導線也可以看成是一個電感的),而且常使用平板電容的結構,這樣小容量電容就有很小ESL這樣它就具有了很好的高頻性能,但由于容量小的緣故,對低頻信號的阻抗大。

所以,如果我們為了讓低頻、高頻信號都可以很好的通過,就采用一個大電容再并上一個小電容的方式。

常使用的小電容為 0.1uF的瓷片電容,當頻率更高時,還可并聯更小的電容,例如幾pF,幾百pF的。而在數字電路中,一般要給每個芯片的電源引腳上并聯一個0.1uF的電容到地(這個電容叫做退耦電容,當然也可以理解為電源濾波電容,越靠近芯片越好),因為在這些地方的信號主要是高頻信號,使用較小的電容濾波就可以了。
Tags:耦合,退耦  
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