電磁幹擾與去耦電容的作用

電路（lù）的設計中存在很多 電磁幹擾（EMI） 問題， 去耦電容 的應用場景（jǐng）就是減小電磁幹擾，這一過（guò）程衍生出了另一個概念—— 電磁兼（jiān）容（EMC） 。

電磁幹擾（EMI）的例子？

1、靜電放電（ESD）

冬天的時候，尤其是空氣比較幹燥的內（nèi）陸城市，很多朋（péng）友都有這樣（yàng）的經曆，手觸碰到電腦外殼、鐵櫃子等物品的時候（hòu）會被（bèi）電擊，這就是 靜電放電現象 ，也稱之為 ESD 。

2、快速瞬間群脈衝（EFT）

不知道有（yǒu）沒有（yǒu）同學有這樣的經曆，早期（qī）我們使（shǐ）用（yòng）電鑽（zuàn）這種電機設備，並（bìng）且同時在聽收音機或者看電視的時候，收音（yīn）機或者電視會出現雜音，這（zhè）就是 快速瞬間群脈衝 的效果，也稱之為 EFT 。

3、浪湧（yǒng）（Surge）

以（yǐ）前的老電腦，有的性能不是很好，帶電熱插拔優盤、移動硬盤等外圍設備（bèi）的時候，內部會產（chǎn）生一個百萬分之一秒的電源切換，直接導致電（diàn）腦出現藍屏或者重（chóng）啟現象，就是熱插拔的 浪湧效果，稱之為 Surge 。

電磁幹（gàn）擾的內容有很多，我們這裏不能一一列舉，但是有些（xiē）內容（róng）非（fēi）常重要。這些問題不要認為是小問題，比如一個簡單的（de）靜電（diàn）放電，我們用手能（néng）感覺（jiào）到的靜（jìng）電，可能（néng）已經達到3KV以上了。

如果用眼睛能看得到的（de），至少是（shì）5KV了，隻是因為這個電（diàn）壓雖然很高，能量（liàng）卻非常小，持續的時間非常短，因此不會對人體造成傷害。但是我們應用的這些半導體元器件就不一樣了，一旦（dàn）瞬間電壓（yā）過高，就有可能（néng）造成器件的損壞。

去耦電容的概念

去耦電容 是電路中裝設在元件的電（diàn）源端的電容，此電容可（kě）以提供較穩定的電源，同時也可以（yǐ）降低元件耦合到（dào）電源端的噪聲，間接可以減（jiǎn）少其他元件受此（cǐ）元件噪聲的影響。

在電子電路中， 去耦電容和旁路電容都是起到（dào）抗幹擾的作用 ，電容所處的位置不同，稱（chēng）呼就不一樣了。對於同一個電路來說，旁路（bypass）電容是把輸入信號中的高頻噪聲作為（wéi）濾除對象，把前級攜帶的高頻（pín）雜波濾除，而去耦（decoupling）電容（róng）也稱退（tuì）耦電容，是把輸出信號的幹擾作為濾除對象。

去耦電容的應用

首先看（kàn）下圖USB 接口和供電電路 ：

左邊這個電路，過了保（bǎo）險絲以後，接了一個470uF的電容C16，右邊（biān）這個電路，經過開關後，接（jiē）了一個100uF的電容C19，並（bìng）且並（bìng）聯了一個0.1uF 的電容C10。其中C16和C19起到的作用是一樣的，C10的作用和他們兩個不一樣，我們先來介紹這2個大一點的電容。

1、大容值電容的作用

容值（zhí）比較大的電容，理論上可以理解成水（shuǐ）缸或者水池子，同（tóng）時，大家可以直接把電流理解成水流，其實大自（zì）然萬物的原理都是（shì）類似的。

【作（zuò）用一】緩衝作用。當（dāng）上電的瞬間，電流從（cóng）電源處流下來的時候，不穩定，容易衝擊電子器件，加個（gè）電容（róng）可以起到緩衝作用。就如同我們直接用水（shuǐ）龍頭的水澆地，容（róng）易衝壞花花草草。我們隻需要在水龍頭處加個水池（chí），讓水經過水池後再緩慢（màn）流進草（cǎo）地，就不會衝壞花草，起到有效的保護作用。

【作用（yòng）二（èr）】穩定作用。我們的一整套電路，後級電子器件的功率大小都（dōu）不一樣，而器（qì）件正常工作的時候，所需電流的大小也不是一成不變（biàn）的。比如後級有個器件還沒有工作的時候（hòu），電流消耗是100mA，突然它參與工作了，電（diàn）流猛的（de）增大到了150mA，這個時候如果沒有一個水缸的（de）話，電路中的電壓（水位）就會（huì）直接突然下降，比如我們的（de）5V電壓突然降低（dī）到3V了。

而我們係統中有些電子元器件，必須高於一定的電（diàn）壓才能正常工作，電壓太低就直接不工作了（le），這個時（shí）候水缸就必（bì）.不.可.少了。電容會在這個時候把存儲在裏邊的電量釋放一下，穩定電壓，當然（rán），隨後前級的電流會及時把水缸充（chōng）滿的。

有了這個電容，可以說我們的電壓（yā）和電流就會很穩定了，不（bú）會產生大的波（bō）動。這種電容常用的有如圖（tú）3-2、圖（tú）3-3、圖3-4 所示三種：

這三種電容是最.常.用的三種，其（qí）中第一種個頭大，占空（kōng）間大，單位（wèi）容量價.格（gé）.最.便.宜，第二（èr）種和第三種個頭小（xiǎo），占空間小（xiǎo），性能一般也略好於第一種，但是價格也貴不少。當然，除了價格，還有一些特殊參數，在通信要求高的場合也（yě）要考慮很多。

2、電容的選取

第一個參數是耐壓值的考慮。我們用的是5V係統，電容的耐壓值要高於5V，一般（bān）1.5倍到2倍即可，有些場合稍微再高點也可以。

第二個參數是電（diàn）容容值，這個就（jiù）需要根據經驗來選取了，選取的時候，要看這個電容起（qǐ）作用的整套係統的功率消耗情況，如果（guǒ）係統（tǒng）耗電較大，波（bō）動可能比較大，那麽容值就要選大一些，反之可以小（xiǎo）一些（xiē）。

3、小容值電容的作（zuò）用

我們再來看圖3-1中的另一種電容C10，它容值較小，是0.1uF，也就是 100nF，是（shì）用來濾除高頻信號幹擾的。比如（rú）ESD，EFT等。我們（men）初中學過電容的特性——可（kě）以（yǐ）通交流隔直流，但是（shì）電容的參數對不同頻率段的幹擾的作用是不（bú）一樣的。

這個100nF的電容，是我們的前輩根據幹擾的頻率段，根據板子的參（cān）數，根據電容（róng）本身的參數所總結（jié）出來的一個值。也就是說，以後大家（jiā）在設計數（shù）字電路的時候，在（zài）電源處的去（qù）耦高頻電容，直接用這（zhè）個（gè） 0.1uF就可以了，不需要再（zài）去計（jì）算和考量太多。

4、其他注意事項（xiàng）

在所有的IC器件的VCC和GND之（zhī）間（jiān），都放一（yī）個0.1uF的高頻去耦電容，特別在布板的時候，這個0.1uF電容要（yào）盡可能的靠近IC，盡量（liàng）很順利的與這（zhè）個 IC的VCC和GND連到一（yī）起。