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什麼是輸入電阻,輸出電阻,去耦電容,旁路電容

作者:由 電子工程師筆記 發表于 曲藝日期:2022-03-21

旁路電容是什麼意思

1、輸入電阻和輸出電阻

輸入電阻是用來衡量放大器對訊號源的影響的一個性能指標。輸入電阻越大,表明放大器從訊號源取的電流越小,放大器輸入端得到的訊號電壓也越大,即訊號源電壓衰減的少。理論基礎:Us=(Rs+Ri)×I。Rs為訊號源內阻,Ri為放大器輸入電阻。因此作為測量訊號電壓的示波器、電壓表等儀器的放大電路應當具有較大的輸入電阻。對於一般的放大電路來說,輸入電阻當然是越大越好。如果想從訊號源取得較大的電流,則應該使放大器具有較小的輸入電阻。

輸出電阻用來衡量放大器在不同負載條件下維持輸出訊號電壓(或電流)恆定能力的強弱,稱為其帶負載能力。當放大器將放大了的訊號輸出給負載電阻RL時,對負載RL來說,放大器可以等效為具有內阻Ro的訊號源,由這個訊號源向RL提供輸出訊號電壓和輸出訊號電流。Ro稱為放大器的輸出電阻,它是從放大器輸出端向放大器本身看入的交流等效電阻。如果輸出電阻Ro很小,滿足Ro<>RL條件,則當RL在較大範圍內變化時,就可維持輸出訊號電流的恆定。如手機電池,它的內阻可以等效看作輸出電阻,用了幾年後,內阻高了,也就要報廢了,因為帶不動外面的東西了。

什麼是輸入電阻,輸出電阻,去耦電容,旁路電容

什麼是輸入電阻,輸出電阻,去耦電容,旁路電容

2.關於去耦電容蓄能作用的理解

(1)去耦電容主要是去除高頻如RF訊號的干擾,干擾的進入方式是透過電磁輻射。而實際上,晶片附近的電容還有蓄能的作用,這是第二位的。你可以把總電源看作水庫,我們大樓內的家家戶戶都需要供水,這時候,水不是直接來自於水庫,那樣距離太遠了,等水過來,我們已經渴的不行了。實際水是來自於大樓頂上的水塔,水塔其實是一個buffer的作用。如果微觀來看,高頻器件在工作的時候,其電流是不連續的,而且頻率很高,而器件VCC到總電源有一段距離,即便距離不長,在頻率很高的情況下,阻抗Z=i*wL+R,線路的電感影響也會非常大,會導致器件在需要電流的時候,不能被及時供給。而去耦電容可以彌補此不足。這也是為什麼很多電路板在高頻器件VCC管腳處放置小電容的原因之一(在Vcc引腳上通常並聯一個去耦電容,這樣交流分量就從這個電容接地。

(2)有源器件在開關時產生的高頻開關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區域性的直流電源給有源器件,以減少開關噪聲在板上的傳播和將噪聲引導到地。

3。旁路電容和去耦電容的區別

去耦:去除在器件切換時從高頻器件進入到配電網路中的RF能量。去耦電容還可以為器件提供區域性化的DC電壓源,它在減少跨板浪湧電流方面特別有用。

旁路:從元件或電纜中轉移出不想要的共模RF能量。這主要是透過產生AC旁路消除無意的能量進入敏感的部分,另外還可以提供基帶濾波功能(頻寬受限)。

我們經常可以看到,在電源和地之間連線著去耦電容,它有三個方面的作用:一是作為本積體電路的蓄能電容;二是濾除該器件產生的高頻噪聲,切斷其透過供電迴路進行傳播的通路;三是防止電源攜帶的噪聲對電路構成干擾。

在電子電路中,去耦電容和旁路電容都是起到抗干擾的作用,電容所處的位置不同,稱呼就不一樣了。對於同一個電路來說,旁路(bypass)電容是把輸入訊號中的高頻噪聲作為濾除物件,把前級攜帶的高頻雜波濾除,而去耦(decoupling)電容也稱退耦電容,是把輸出訊號的干擾作為濾除物件。

從電路來說,總是存在驅動的源和被驅動的負載。如果負載電容比較大,驅動電路要把電容充電、放電,才能完成訊號的跳變,在上升沿比較陡峭的時候,電流比較大,這樣驅動的電流就會吸收很大的電源電流,由於電路中的電感,電阻(特別是晶片管腳上的電感,會產生反彈),這種電流相對於正常情況來說實際上就是一種噪聲,會影響前級的正常工作,這就是耦合。

去耦電容就是起到一個電池的作用,滿足驅動電路電流的變化,避免相互間的耦合干擾。

旁路電容實際也是去耦合的,只是旁路電容一般是指高頻旁路,也就是給高頻的開關噪聲提高一條低阻抗洩防途徑。高頻旁路電容一般比較小,根據諧振頻率一般是0。1u,0。01u等,而去耦合電容一般比較大,是10u或者更大,依據電路中分佈引數,以及驅動電流的變化大小來確定。

去耦和旁路都可以看作濾波。去耦電容相當於電池,避免由於電流的突變而使電壓下降,相當於濾紋波。具體容值可以根據電流的大小、期望的紋波大小、作用時間的大小來計算。去耦電容一般都很大,對更高頻率的噪聲,基本無效。旁路電容就是針對高頻來的,也就是利用了電容的頻率阻抗特性。電容一般都可以看成一個RLC串聯模型。在某個頻率,會發生諧振,此時電容的阻抗就等於其ESR。如果看電容的頻率阻抗曲線圖,就會發現一般都是一個V形的曲線。具體曲線與電容的介質有關,所以選擇旁路電容還要考慮電容的介質,一個比較保險的方法就是多並幾個電容。

去耦電容在積體電路電源和地之間的有兩個作用:一方面是本積體電路的蓄能電容,另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲。數位電路中典型的去耦電容值是0。1μF。這個電容的分佈電感的典型值是5μH。0。1μF的去耦電容有5μH的分佈電感,它的並行共振頻率大約在7MHz左右,也就是說,對於10MHz以下的噪聲有較好的去耦效果,對40MHz以上的噪聲幾乎不起作用。1μF、10μF的電容,並行共振頻率在20MHz以上,去除高頻噪聲的效果要好一些。每10片左右積體電路要加一片充放電電容,或1個蓄能電容,可選10μF左右。最好不用電解電容,電解電容是兩層薄膜捲起來的,這種捲起來的結構在高頻時表現為電感。要使用鉭電容或聚碳酸酯電容。去耦電容的選用並不嚴格,可按C=1/F,即10MHz取0。1μF,100MHz取0。01μF。