去耦电容器

去耦电容器是用于将电气网络（电路）的一部分与另一部分去耦的电容器。由其他电路元件引起的噪声通过电容器分流，降低了它对电路其余部分的影响。对于更高的频率，另一个名称是旁路电容器，因为它用于绕过电源或电路的其他高阻抗组件。

电子系统的有源器件（例如晶体管、IC、真空管）通过具有有限电阻和电感的导体连接到它们的电源。如果有源设备消耗的电流发生变化，则从电源到设备的电压降也会由于这些阻抗而发生变化。如果多个有源器件共享一条通向电源的公共路径，则一个元件汲取的电流的变化可能会产生足够大的电压变化，从而影响其他器件的运行——例如电压尖峰或接地反弹——因此一个元件的状态变化设备通过电源的公共阻抗耦合到其他设备。去耦电容为瞬态电流提供旁路路径，而不是流经公共阻抗。去耦电容器用作设备的本地能量存储。电容器放置在电源线和要提供电流的电路的地之间。当电容C足够大时，会提供足够的电流来维持可接受的电压降范围。电容器存储少量能量，可以补偿电容器电源导体中的电压降。为了减少不需要的寄生有效串联电感，通常将小型和大型电容器并联放置，与单个集成电路相邻（请参阅去耦电容器§放置）。在数字电路中，去耦电容器还有助于防止由于电源电流快速变化而从相对较长的电路迹线中辐射出电磁干扰。在高功率放大器级与低电平前置放大器耦合到它的情况下，单独的去耦电容器可能是不够的。必须注意电路导体的布局，以使某一级的大电流不会产生影响其他级的电源电压降。这可能需要重新布线印刷电路板走线以隔离电路，或使用接地层来提高电源的稳定性。

旁路电容器通常用于将子电路与电源或其他线路上的交流信号或电压尖峰去耦。旁路电容器可以将来自这些信号或瞬变的能量通过要去耦的子电路分流到返回路径。对于电源线，将使用从电源电压线到电源回路（中性线）的旁路电容器。高频和瞬态电流可以通过电容器流向电路接地，而不是流向去耦电路的较硬路径，但直流不能通过电容器并继续流向去耦电路。另一种去耦是阻止电路的一部分受到电路另一部分中发生的切换的影响。子电路A中的切换可能会导致电源或其他电气线路的波动，但您不希望与该切换无关的子电路B受到影响。去耦电容器可以将子电路A和B去耦，这样B就不会看到开关的任何影响。

在子电路中，开关会改变从源极汲取的负载电流。典型的电源线具有固有电感，这会导致对电流变化的响应较慢。只要开关事件发生，电源电压就会在这些寄生电感上下降。如果两个负载之间的电感与负载和电源输出之间的电感相比要低得多，那么其他负载也会看到这种瞬态电压降。为了使其他子电路免受突然电流需求的影响，可以在其电源电压线上与子电路并联一个去耦电容器。当子电路中发生切换时，电容器提供瞬态电流。理想情况下，当电容器电量耗尽时，开关事件已经完成，因此负载可以在正常电压下从电源汲取全部电流，并且电容器可以再充电。降低开关噪声的最佳方法是将PCB设计为一个巨大的电容器，将电源层和接地层夹在介电材料之间。有时使用电容器的并联组合来改善响应。这是因为实际电容器具有寄生电感，这会导致阻抗在较高频率下与理想电容器的阻抗有所偏差。

当存在快速切换的大负载时，需要如上所述的瞬态负载去耦。如果开关发生得非常快，每个（去耦）电容器中的寄生电感可能会限制合适的容量并影响合适的类型。逻辑电路往往会突然切换（理想的逻辑电路会瞬间从低压切换到高压，没有可观察到的中间电压）。因此，逻辑电路板通常在每个逻辑IC附近都有一个去耦电容器，每个逻辑IC从每个电源连接到附近的地线。这些电容器在电源电压骤降方面将每个IC与所有其他IC分离。这些电容器通常放置在每个电源以及每个模拟组件上，以确保电源尽可能稳定。否则，电源抑制比(PSRR)较差的模拟组件会将电源波动复制到其输出上。在这些应用中，去耦电容器通常被称为旁路电容器，以表明它们为高频信号提供备用路径，否则会导致正常稳定的电源电压发生变化。那些需要快速注入电流的组件可以通过从附近的电容器接收电流来绕过电源。因此，较慢的电源连接用于为这些电容器充电，而电容器实际上提供了大量的高可用性电流。

瞬态负载去耦电容尽可能靠近需要去耦信号的器件放置。这xxx限度地减少了去耦电容器和器件之间的线路电感和串联电阻。电容器和器件之间的导体越长，存在的电感就越大。由于电容器的高频特性不同，理想的去耦包括使用电容器的组合。例如，在逻辑电路中，常见的布置是每个逻辑IC约100nF陶瓷（复杂IC需要多个），再加上每个电路板或电路板部分高达几百μF的电解或钽电容器。

这些照片显示了带有通孔电容器的旧印刷电路板，而现代电路板通常具有微小的表面贴装电容器。