耦合與退耦

什么是耦合電容?什么是去耦電路?

耦合指信號(hào)由第一級(jí)向第二級(jí)傳遞的過(guò)程，一般不加注明時(shí)往往是指交流耦合。

退耦是指對(duì)電源采取進(jìn)一步的濾波措施，去除兩級(jí)間信號(hào)通過(guò)電源互相干擾的影響。耦合常數(shù)是指耦合電容值與第二級(jí)輸入阻抗值乘積對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)。

退耦有三個(gè)目的：

1.將電源中的高頻紋波去除，將多級(jí)放大器的高頻信號(hào)通過(guò)電源相互串?dāng)_的通路切斷。

2.大信號(hào)工作時(shí)，電路對(duì)電源需求加大，引起電源波動(dòng)，通過(guò)退耦降低大信號(hào)時(shí)電源波動(dòng)對(duì)輸入級(jí)/高電壓增益級(jí)的影響;

3.形成懸浮地或是懸浮電源，在復(fù)雜的系統(tǒng)中完成各部分地線或是電源的協(xié)調(diào)匹有源器件在開(kāi)關(guān)時(shí)產(chǎn)生的高頻開(kāi)關(guān)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(gè)局部的直流電源給有源器件，以減少開(kāi)關(guān)噪聲在板上的傳播和將噪聲引導(dǎo)到地。

摘引自倫德全《電路板級(jí)的電磁兼容設(shè)計(jì)》一文，該論文對(duì)噪聲耦和路徑、去耦電容和旁路電容的使用都講得不錯(cuò)。請(qǐng)參閱。

干擾的耦合方式

干擾源產(chǎn)生的干擾信號(hào)是通過(guò)一定的耦合通道對(duì)電控系統(tǒng)發(fā)生電磁干擾作用的。干擾的耦合方式無(wú)非是通過(guò)導(dǎo)線、空間、公共線等作用在電控系統(tǒng)上。

分析下來(lái)主要有以下幾種。

直接耦合：這是干擾侵入最直接的方式，也是系統(tǒng)中存在最普遍的一種方式。如干擾信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線直接侵入系統(tǒng)而造成對(duì)系統(tǒng)的干擾。對(duì)這種耦合方式，可采用濾波去耦的方法有效地抑制電磁干擾信號(hào)的傳入。

公共阻抗耦合：這也是常見(jiàn)的一種耦合方式。常發(fā)生在兩個(gè)電路的電流有共同通路的情況。公共阻抗耦合有公共地和電源阻抗兩種。防止這種耦合應(yīng)使耦合阻抗趨近于零、使干擾源和被干擾對(duì)象間沒(méi)有公共阻抗。

電容耦合：又稱(chēng)電場(chǎng)耦合或靜電耦合，是由于分布電容的存在而產(chǎn)生的一種耦合方式。

電磁感應(yīng)耦合：又稱(chēng)磁場(chǎng)耦合。是由于內(nèi)部或外部空間電磁場(chǎng)感應(yīng)的一種耦合方式，防止這種耦合的常用方法是對(duì)容易受干擾的器件或電路加以屏蔽。

輻射耦合：電磁場(chǎng)的輻射也會(huì)造成干擾耦合，是一種無(wú)規(guī)則的干擾。這種干擾很容易通過(guò)電源線傳到系統(tǒng)中去。另當(dāng)信號(hào)傳輸線較長(zhǎng)時(shí)，它們能輻射干擾波和接收干擾波，稱(chēng)為大線效應(yīng)。

漏電耦合：所謂漏電耦合就是電阻性耦合。這種干擾常在絕緣降低時(shí)發(fā)生。記得以前我的觀點(diǎn)是：去藕電容一般容量比較大，也就是避免噪聲耦合到其他部分的意思;旁路電容容量小，提供低阻抗的噪聲回流路徑。其實(shí)這種說(shuō)法也可以算沒(méi)有什么大錯(cuò)誤。但是經(jīng)過(guò)偶查閱了相關(guān)資料，才發(fā)現(xiàn)其實(shí)decouple和bypass從根本上來(lái)說(shuō)沒(méi)有任何區(qū)別，兩者在稱(chēng)謂上可以互換。兩者的作用低俗一點(diǎn)說(shuō)：當(dāng)電源用。

所謂噪聲其實(shí)就是電源的波動(dòng)，電源波動(dòng)來(lái)自于兩個(gè)方面：電源本身的波動(dòng)，負(fù)載對(duì)電流需求變化和電源系統(tǒng)相應(yīng)能力的差別帶來(lái)的電壓波動(dòng)。而去藕和旁路電容都是相對(duì)負(fù)載變化引起的噪聲來(lái)說(shuō)。所以他們兩個(gè)沒(méi)有必要做區(qū)分。而且實(shí)際上電容值的大小，數(shù)量也是有理論根據(jù)可循的，如果隨意選擇，可能會(huì)在某些情況下遇到去藕電容(旁路)和分布參數(shù)發(fā)生自激振蕩的情況。所以真正意義上的去藕和旁路都是根據(jù)負(fù)載和供電系統(tǒng)的實(shí)際情況來(lái)說(shuō)的。沒(méi)有必要去做區(qū)分，也沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別。

電容是板卡設(shè)計(jì)中必用的元件，其品質(zhì)的好壞已經(jīng)成為我們判斷板卡質(zhì)量的一個(gè)很重要的方面。

①電容的功能和表示方法。

由兩個(gè)金屬極，中間夾有絕緣介質(zhì)構(gòu)成。電容的特性主要是隔直流通交流，因此多用于級(jí)間耦合、濾波、去耦、旁路及信號(hào)調(diào)諧。電容在電路中用C加數(shù)字表示，比如C8，表示在電路中編號(hào)為8的電容。

②電容的分類(lèi)。

電容按介質(zhì)不同分為：氣體介質(zhì)電容，液體介質(zhì)電容，無(wú)機(jī)固體介質(zhì)電容，有機(jī)固體介質(zhì)電容電解電容。按極性分為：有極性電容和無(wú)極性電容。按結(jié)構(gòu)可分為：固定電容，可變電容，微調(diào)電容。

③電容的容量。

電容容量表示能貯存電能的大小。電容對(duì)交流信號(hào)的阻礙作用稱(chēng)為容抗，容抗與交流信號(hào)的頻率和電容量有關(guān)，容抗XC=1/2πfc(f表示交流信號(hào)的頻率，C表示電容容量)。

④電容的容量單位和耐壓。

電容的基本單位是F(法)，其它單位還有：毫法(mF)、微法(uF)、納法(nF)、皮法(pF)。由于單位F的容量太大，所以我們看到的一般都是F、nF、pF的單位。換算關(guān)系：1F=1000000F，1F=1000nF=1000000pF。

每一個(gè)電容都有它的耐壓值，用V表示。一般無(wú)極電容的標(biāo)稱(chēng)耐壓值比較高有：63V、100V、160V、250V、400V、600V、1000V等。有極電容的耐壓相對(duì)比較低，一般標(biāo)稱(chēng)耐壓值有：4V、6.3V、10V、16V、25V、35V、50V、63V、80V、100V、220V、400V等。

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