電磁幹擾與去耦電容的作用

電路的設計中存在很多（duō） 電磁幹擾（EMI） 問題（tí）， 去（qù）耦電容 的應用場景就是減小電磁幹擾，這一過程衍生出了另一個概念（niàn）—— 電（diàn）磁兼容（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（bǐ）較幹燥的（de）內陸城市，很多朋（péng）友都有這樣的經曆，手觸碰（pèng）到電腦外殼、鐵櫃子等物品的（de）時候會被（bèi）電擊，這就是 靜（jìng）電放電現象 ，也稱之為 ESD 。

2、快（kuài）速瞬間群脈衝（EFT）

不知道有沒（méi）有同學有這樣的經（jīng）曆，早期我們使用電（diàn）鑽這（zhè）種電（diàn）機設備，並且同時在聽收音機或者看電視的時候，收（shōu）音機（jī）或者電視會出現（xiàn）雜音，這就是 快速瞬間群脈衝 的（de）效果，也稱之為 EFT 。

3、浪湧（Surge）

以前的老電腦，有（yǒu）的性能不是很好，帶電（diàn）熱插拔優盤、移動硬（yìng）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（de）電源切換，直（zhí）接導致電腦出現藍屏或者重（chóng）啟現象，就是熱插拔的 浪湧（yǒng）效果，稱之為 Surge 。

電磁（cí）幹擾的內容有（yǒu）很多（duō），我（wǒ）們（men）這（zhè）裏不能一一列舉，但是有些（xiē）內容非常重要。這（zhè）些問題不要認為是小（xiǎo）問題，比如一（yī）個簡單的（de）靜電放電，我們用手能（néng）感覺到的靜電，可能已經達到3KV以上了。

如果用眼睛能看得到的，至少（shǎo）是5KV了，隻是因為這個電壓雖然很高，能量卻非常小，持續的（de）時間非常短，因此（cǐ）不會對人體（tǐ）造成（chéng）傷害。但是我們（men）應用的（de）這些半導體元器（qì）件就不一樣了，一旦瞬間電壓過高，就有可能造成器件的（de）損壞。

去耦電容的（de）概念

去（qù）耦電容 是電路中裝設在元件的電源端的電容（róng），此電容可以提供較穩定的電（diàn）源，同時也可以（yǐ）降低元件（jiàn）耦合到電源端的噪聲，間接可以減少其他元件受此元件噪聲的影響。

在電子電路中（zhōng）， 去耦電容和旁路電容都是起到抗幹擾（rǎo）的（de）作用 ，電（diàn）容所處的位置不同，稱呼就不一樣了。對於（yú）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濾除對象，把前級攜帶的高頻雜波（bō）濾除，而去（qù）耦（decoupling）電容也稱退耦電容，是把輸出信號的（de）幹擾作為濾除（chú）對象。

去耦電容的應用

首先看（kàn）下（xià）圖USB 接口和供電（diàn）電路 ：

左邊這個電路，過了保險絲以後，接了一個470uF的電容C16，右邊這（zhè）個電路，經過開關（guān）後，接了一個100uF的電容C19，並且並聯了一個（gè）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（yī）樣，我們先來（lái）介紹這2個（gè）大一點（diǎn）的電容。

1、大容值電容的作用

容值比較大的電容，理論上可以理（lǐ）解成水缸或者水池子，同時，大家可以直接把電流理解成水（shuǐ）流，其實大自然萬（wàn）物的原理都是類似的。

【作用一】緩衝作用。當上電的瞬間，電流從電源處流下（xià）來的時候，不穩定，容易衝擊電子器件，加個電容可（kě）以起到緩衝作用（yòng）。就如同我們直接用水龍頭的水澆地，容易衝壞花花草草。我們隻需要在（zài）水龍頭處加個水池，讓水經（jīng）過水池後再緩慢流進草地，就不會衝壞花草，起到有效的（de）保護作用。

【作用（yòng）二】穩定作用。我們的一整（zhěng）套電路，後（hòu）級（jí）電子器件的功率大小都不一樣，而器件正常工作的時候，所（suǒ）需電流的（de）大小也（yě）不是（shì）一（yī）成不變的（de）。比（bǐ）如後級有個器（qì）件還沒有工作（zuò）的時候，電（diàn）流消（xiāo）耗是100mA，突然它（tā）參與工作了，電流猛的（de）增大（dà）到了150mA，這個時候如（rú）果沒有一個水缸的話，電路中的電壓（水位）就會直接突然下降，比如我們（men）的5V電壓突然降低到3V了。

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

有了（le）這（zhè）個電容，可以說我們的電壓和（hé）電流就會很穩（wěn）定了，不會產生大（dà）的波動。這（zhè）種電容常用的有如圖3-2、圖3-3、圖3-4 所示三種：

這三種電容是最.常.用的三種，其中第一種個（gè）頭大，占空間大，單位容量價.格（gé）.最（zuì）.便.宜，第二種和第三種個頭小，占（zhàn）空（kōng）間小，性能一般也略好（hǎo）於第一種，但是（shì）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要考慮（lǜ）很多。

2、電容的選取

第一個參數是耐壓值（zhí）的考慮。我們用的是5V係統（tǒng），電容的耐壓值（zhí）要（yào）高（gāo）於（yú）5V，一（yī）般1.5倍到2倍即可，有些場合稍微再高點也可（kě）以。

第二個參數（shù）是電容容值（zhí），這個就需要根據經驗來選取了，選（xuǎn）取的時候，要（yào）看這個電容起作用的整套係統的功率消耗情況，如果係統耗電較大，波動可能比較大，那麽容值就要選大一些，反之可以小一些。

3、小容值電容的作用

我們再來看圖3-1中的（de）另一種電容C10，它容（róng）值較小，是0.1uF，也就是 100nF，是用來濾（lǜ）除高頻信號幹擾的。比如ESD，EFT等。我們（men）初中學過電容的特性（xìng）——可以（yǐ）通交流隔直流，但是電容的參數（shù）對不同頻率段的幹擾（rǎo）的作用是不一樣的。

這個100nF的電容（róng），是我們的前輩根據幹擾的頻率段，根據板子的參數，根據電容本身（shēn）的參數所總結出來（lái）的一個（gè）值（zhí）。也就是說，以後大家在設計（jì）數（shù）字電路的時（shí）候，在電（diàn）源處（chù）的去耦高頻電容，直接用這個 0.1uF就可以了，不需要再去計算和考量太多。

4、其他注意事項

在所有的IC器件的VCC和GND之間（jiān），都放一（yī）個0.1uF的高頻去耦電容，特別在布板的（de）時（shí）候，這個0.1uF電容要盡可能的靠近IC，盡量很順利的與這個 IC的VCC和GND連到一起。