在本教程中，我们将了解一个主要的电容器的应用作为旁路电容器或解耦电容器。
我们知道电容器是能够以形式存储能量的电气设备电场并在预定的时间和费率下释放它。另外，电容器阻止直流电流并通过交流电。
电容器的这两个功能（或功能）都在旁路电容器中使用。
大纲
介绍
想象一下，您设计了一个不错的操作通道电路，并开始对其进行原型型原型，并感到失望地发现该电路无法正常工作或根本无法正常工作。造成这种情况的主要原因可能是电源或内部IC电路，甚至来自相邻IC的噪声可能已耦合到电路中。
由于常规尖峰引起的电源噪音是不可取的，必须不惜一切代价消除。旁路电容器是抵抗电源不良噪音的第一道防线。
什么是旁路电容器？
通常在集成电路的VCC和GND引脚之间应用旁路电容器。旁路电容器消除了电压尖峰对电源的影响，还减少了电源噪声。
使用名称旁路电容器，因为它绕过电源的高频组件。它也被称为解耦电容器，因为它使电路的一部分与另一部分解耦（通常，电源或其他IC的噪声被拆卸，其效果在电路的另一部分降低）。
旁路电容器通常在电路上的两个位置应用：一个在电源上，另一个在每个活动设备（模拟或数字IC）上。
放置在电源附近的旁路电容器通过存储充电并在必要时释放电源（通常在发生尖峰时）来消除电源的电压降。
进入IC的VCC和GND引脚附近的旁路电容器将能够将开关电路（数字IC）的瞬时需求作为寄生电阻和电感延迟瞬时电流递送。
旁路电容器如何消除电源噪声？
要了解旁路电容器如何消除噪声，您需要首先了解电容器在DC和AC中的工作方式。当电容器跨直流电源连接（例如电池）时，在介电上会开发电场，并在一个导体上有正电荷，另一个导体电荷为负电荷。
当电容器充电时，瞬态电流从电源中流动。但是，当电容器上的电荷达到其最大值（由Q = CV确定）时，电容器导电板之间的电场无效电源的电场，并且没有更多的电荷流过电容器。
因此，在直流电路中，电容器向电源电压充电，并阻止任何电流的流动。
当电容器在变化的交流电源之间连接时，由于充电和放电循环，电流流动很少或没有电阻。
请记住这一点，当旁路电容器跨越电源时，它为噪声（本质上是交替的信号）提供了低电阻路径。因此，旁路电容器通过鼻子信号将电源分流。
由于DC被电容器阻塞，因此它将通过电路，而不是通过电容器到达地面。这就是原因；该电容器也称为解耦电容器。
旁路电容器的注意事项
没有旁路电容器或绕过不当的电路会产生严重的电源干扰，并可能导致电路故障。因此，电路中必须使用适当的旁路电容器。
以下是选择旁路电容器时必须考虑的一些注意事项。
- 电容器类型
- 电容器放置
- 电容器尺寸
- 输出负载效果
电容器类型
在高频电路中，旁路电容器的铅电感是一个重要因素。当以> 100MHz之类的高频切换时，电源导轨上会产生高频噪声，并且这些谐波与高铅电感结合使用将导致电容器充当开放电路。
这样可以防止电容器在需要时提供必要的电流以保持稳定的供应。Hence, when selecting a capacitor for bypassing power supply from internal noise of the device (integrated circuit), a capacitor with low lead inductance must be selected.
MLCC或多层陶瓷芯片电容器是绕开电源的首选选择。
电容器放置
旁路电容器的放置非常简单。通常，将旁路电容器放置在尽可能靠近设备的电动引脚的位置。如果距离增加，则PCB上的额外钉可以转化为串联电感器和串联电阻器，从而降低了电容器的有用带宽。
因此，电动引脚和旁路电容器之间的PCB跟踪较长会增加电感，并击败首先引入旁路电容器的目的。
电容器尺寸
旁路电容器的大小对于确定电容器在需要时向设备提供瞬时电流的能力至关重要。确定电容器的大小时，有两件事需要考虑。
- 将销钉从低至高切换时所需的电流量
- 最大脉冲机速率以计算电容器的最大电流
输出负载效果
如果输出负载为纯电阻，那么频率不会影响输出的上升时间和下降时间。但是，如果输出负载是电容的，则频率的增加将导致较高的瞬态电流和电源的振荡。
旁路电容器在放大器中的作用
下图显示了电压分隔器偏置放大器的电路图。电阻R1，R2，RC和RE帮助晶体管偏置Q点，大约在负载线中间。电阻RE增加了Q点的稳定性。
在输入和输出分别有两个耦合电容器C1和C2。C1将交替的信号源耦合到晶体管的底部，而C2将放大信号耦合到负载。
但是讨论的设备是旁路电容器CE。由于AC信号的扩增，发射极电流的大小很大。如果没有旁路电容器，则大的AC发射极电流流过发射极电阻器，而RE的交流电压下降很大。
这会导致AC基碱电流小，因为从VIN中减去的电压下降。因此，输出电压降低，电压增益大大降低。
我们需要为AC发射极电流从发射极流向地面提供低阻抗路径，以防止电压损失。这可以通过连接发射器和地面之间的电容器来实现，这是绕过AC发射器电流的旁路电容器。
旁路电容器在哪里使用？
几乎所有模拟设备和数字设备都使用旁路电容器。在这两个设备中，旁路电容器（通常是电容器或值0.1µF）都非常紧密地与功率引脚放置。电源还使用旁路电容器，通常是较大的10µF电容器。
旁路电容器的值取决于设备，即在电源的情况下，它在10µF至100µF之间，如果ICS为0.1µF或由操作频率确定。
如果设备的带宽约为1MHz，则使用1µF旁路电容器。如果带宽约为10MHz或以上，则使用0.1µF电容器。
在某些应用中，并行的旁路电容器网络用于过滤广泛的频率。
电路中的每个活动设备都必须在电源引脚附近放置一个旁路电容器。如果有多个旁路电容器，则必须将较小的容量电容器放置在设备附近。
在模拟电路，旁路电容器通常将电源上的高频组件重定向到地面。否则，这些信号将通过电源引脚进入敏感的模拟IC。如果在模拟电路中未使用旁路电容器，则很有可能将噪声引入信号路径中。
与微处理器和控制器在数字电路中使用旁路电容器的使用略有不同。旁路电容器在数字电路中的主要功能是充当电荷储层。
在数字电路中，逻辑门以高频切换，在切换过程中需要大电流。寄生的耐药性和电感将不允许在切换过程中需要的巨大电流突然流动。
因此，在电源启动之前，将旁路放置在尽可能靠近电动引脚以降低寄生电感的电源。
旁路电容器的应用
旁路电容器的主要目的是在通过理想的DC时分流电源的不良高频组件。以下是旁路电容器应用的三个主要领域。
补偿当前的需求
在需要时，旁路电容器用于提供必要的电流。例如，从放大器到扬声器的驱动电流根据信号而变化，放大器输出的当前需求取决于信号的响度。
在输出处的这种不同电流会导致从电源中得出的电流变化。这些功率的这些变化可能会导致波动，这些波动可能是通过电源噪声耦合到信号线的。
旁路电容器可以通过充当临时电流来源来减少波动。
电源过滤器
在电源中，通常使用100µF或1000µF或更多的大旁路电容器来滤波整流的正弦波的波纹。
数字系统
在数字电路中，在所有IC的VCC和GND引脚之间使用旁路电容器。这有助于在IC的建议范围内保持稳定的电源，并消除进入电源的高频信号。此外，它们还充当快速开关电路中的瞬时电流提供商。
