去耦電容的作用，為什麽一個電容也會（huì）諧振？

首先要解釋（shì）一下耦合，耦合就是（shì）互相（xiàng）影響，正如變壓器（qì）的原邊會（huì）影響副邊，同時副邊也會影響原邊，這就讓人想起金庸小說裏的七傷拳，傷人傷己。

那麽去耦，就是減少耦合，減少互相影響。其實這裏的去耦電容跟濾波電容的意思是一樣的，相關文章推薦:EMC防護中的濾波電容。但是為（wéi）什麽要另起一（yī）個名字呢（ne）？

筆者認為，如果（guǒ）耦合的（de）反（fǎn）義詞（cí）是濾波的話，往往會讓人摸不著頭腦，所以需要再起一個名詞叫（jiào）去耦，這樣（yàng）剛好滿足（zú）人（rén）們語言表達的需求。

去耦電容的作用

如上圖所示，一個（gè）LDO的輸入和輸出各加了兩個電容，分別是104和10uF。

顯然電容是具（jù）有濾波的作用，但是這跟模電（diàn）上的RC、LC、RLC濾波（bō）不一樣，隻有一個C，這樣也能濾波的，濾波的頻率叫（jiào）自諧振頻率。

上圖中，NPO電容的自諧振頻率呈V字形，而Z5V電容（róng）則呈U字形（xíng），說明了NPO電容的濾波（bō）特性更好，同時，也最容易濾掉虛（xū）線對應的頻率，就是自諧振頻率。

此外，電容工作在（zài）虛線左邊的頻率範圍內，呈電容的特性，而虛（xū）線（xiàn）右（yòu）邊，則呈電感（gǎn）的特性，下麵有解釋。

為什麽（me）一個電容也會諧（xié）振？

由電容的等效電路。

由於（yú）電容（róng）的製造（zào）工藝、材料等原因，實際的電容應該等效成上圖所示，但是用在頻率較低的電路上，Rs、Rp、Ls影（yǐng）響非常小，所以隻把它當成（chéng）一個Cp，而把（bǎ）其它的（de）忽略掉。

如果電容工作在頻率（lǜ）較高的電路上，就不能把Rs、Rp、Ls忽略了，這時利用上（shàng）圖的（de）等效電路和拉氏變換，可以推導出電容的自諧振頻率。而且（qiě），如果工作的（de）頻率超（chāo）過電容的（de）自諧振（zhèn）頻率，那麽（me）感抗wLs會遠大於容抗1/(wCp)，這時，感抗起主導作用，容抗的影響（xiǎng）非常小，可以忽略容抗時（shí），電容會呈現感性。

這就讓人想起了共（gòng）振，如微波爐中的微波頻率和水分子發生共振（zhèn），說明了水分子也有自諧振頻率。

諧振跟共（gòng）振，其實是一個意思。

如何計算電容的自諧振（zhèn）頻率？

在實際應用中，我們不可能對每個電容都測一下分布參數（shù），弄等效電路的。一般是用經驗公（gōng）式：自諧振頻率f0≈1/C。

怎樣知道用多大的去（qù）耦（ǒu）電容？

可以用示波器測出LDO輸入和輸出的幹擾信號的頻率，再用公（gōng）式C≈1/f0算出容值。一般要求沒那麽嚴格，直接加10uF和104，可（kě）以適用於（yú）一般（bān）的應用場合。

為什（shí）麽要加一（yī）大一小兩個電容？

由公式f0≈1/C可以得出，小電（diàn）容濾高頻幹擾；大電容濾低頻幹擾。

為什麽小電（diàn）容要靠近芯片，而大電容則可以遠一點？

小電容濾高頻幹擾（rǎo），這個高頻幹擾（rǎo）不一定是由芯片外部輸入進來的，也可以由芯片內部（bù）產生的。

像CPU、FPGA等，內部若幹個MOS管像開關一樣（yàng）在導通、截止，這就形成了很多方波信號，再用傅（fù）立葉（yè）級數（shù）把（bǎ）它展開，就會產生很（hěn）多奇次諧波。這些（xiē）諧波的（de）頻（pín）率很高，屬（shǔ）於（yú）高頻幹擾。如（rú）果高頻幹擾在整塊電路板上傳（chuán）播，那就相當危險了，應該盡早（zǎo）的（de）把它濾掉，所以要盡量靠近芯片。而（ér）低頻幹擾的影響力（lì）沒（méi）那麽大，可以（yǐ）遠一點。

此外，大（dà）電容還充當了電（diàn）池的作用（yòng），正如，關（guān）電視機的時候，電源指示燈要過一會才滅，就（jiù）是因為這些大電（diàn）容在給（gěi）它放電。

去耦電容在（zài）多遠的距離會失去濾波的作（zuò）用？

這涉及到去耦半徑的計算（suàn），有興趣的讀者，可以參考《信號完整性分析》。

為什麽有些芯片的電源管腳上會放很多去耦電容？

怎樣知道該用多少個電容？

上圖就是有名的zedboard上麵，ZYNQ附（fù）近的去耦電容，像個八卦陣一樣，非（fēi）常優（yōu）雅的設計。

但（dàn）是這裏卻不像我們（men）用（yòng）單片機、或者LDO那樣，加104和10uF那麽簡單。

上麵也說到，CPU、FPGA，內部的MOS管不斷地（dì）導通、截止，其實（shí）這就是動態負載，那（nà）麽由歐姆定律，U＝IR，可以得出，當R突然變小，U不（bú）變（先假設電壓不（bú）變），I突然變得很大（想象一下，上億個MOS管在同時工作，盡管一個MOS管（guǎn）吸取（qǔ）的電流非常小，但是量多了，總體吸取的電（diàn）流是非常大的）。

再由功率守恒，P＝UI，當（dāng）P一定的時候（hòu）（電源（yuán）芯片提供的功率是不變的），I變大，U變小。這說（shuō）明了，在電源芯（xīn）片提供的功（gōng）率範圍內（nèi），電源電壓是不變的；但是，超出了電源芯片的功率（lǜ）的話，電源電壓是隨著負載而變的，這也是正好解（jiě）釋了過載現象，隻是這裏是一（yī）個瞬間的過程。

所以才（cái）需（xū）要加（jiā）很多去耦電容，去抑製電源電壓（yā）的瞬間變（biàn）化（也叫暫（zàn）態）。加多少（shǎo）個電容，是由瞬態功率決定的。