去耦電容的作用，為什麽（me）一個電容也會諧（xié）振？

首先要解釋一下耦合，耦（ǒu）合就是（shì）互相影響（xiǎng），正如變（biàn）壓（yā）器的原邊會影響副邊，同時副邊也會影響（xiǎng）原邊，這就讓（ràng）人（rén）想起（qǐ）金庸小說裏（lǐ）的七傷拳，傷人（rén）傷己。

那麽去耦（ǒu），就（jiù）是減少耦合（hé），減少互相（xiàng）影響。其實（shí）這（zhè）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。但是為什麽要另（lìng）起（qǐ）一個名字呢（ne）？

筆者認為（wéi），如（rú）果耦合的反義詞是濾波的話，往往會（huì）讓人摸不著頭腦，所以需要再起一個名詞叫去耦，這樣（yàng）剛好滿足人們語言表達的需求。

去（qù）耦電容的作（zuò）用

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

顯然電容是具有濾波的作用，但是這跟模電上的RC、LC、RLC濾波不一樣，隻有一個C，這樣也能濾波的，濾波的（de）頻率叫自諧振頻率（lǜ）。

上圖中，NPO電容的（de）自諧（xié）振頻率呈V字形（xíng），而Z5V電容則呈U字形，說明了NPO電容（róng）的濾波特性更（gèng）好，同時，也最容易濾掉虛線（xiàn）對應（yīng）的頻率（lǜ），就是自諧振頻率。

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

為什麽一個電容也會諧振？

由電容的等效電（diàn）路。

由於電容的製造工藝、材料等原因，實（shí）際的電容應（yīng）該等效成（chéng）上圖所示，但是用在（zài）頻率較低的電路上，Rs、Rp、Ls影響（xiǎng）非常小，所以隻把它當成一個Cp，而把其它（tā）的忽略掉。

如果電容工作在頻率較高的電路上，就不能把Rs、Rp、Ls忽略了（le），這時利用上圖的等效電路和拉氏變換（huàn），可以推導出電容的自諧振頻率。而且，如果工作的頻率超過電容的（de）自諧振頻率，那麽感抗wLs會遠大於容（róng）抗1/(wCp)，這時，感抗起主導（dǎo）作（zuò）用，容抗的影響非常小（xiǎo），可以忽略容抗時，電容會呈現感性。

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

諧（xié）振跟共振，其實是一個意思。

如何計算電容（róng）的自諧振頻率？

在實際應（yīng）用（yòng）中，我（wǒ）們不可能對每個電容都測一下分布（bù）參數，弄等效電（diàn）路的。一般是用經驗公式：自諧振頻率f0≈1/C。

怎樣（yàng）知道用多大（dà）的去耦電容（róng）？

可以用示波器測出LDO輸入和輸出的幹擾信號的頻率，再用公式C≈1/f0算出容值。一般要求沒那麽嚴（yán）格，直接加10uF和104，可以（yǐ）適用於一般的（de）應用場合（hé）。

為什麽要加一大一小兩個電（diàn）容？

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

為什麽小電容要靠近芯片（piàn），而大電容則可以遠一點？

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

像CPU、FPGA等，內部若幹個MOS管像開關一樣在導通、截止，這就形成了很多方波信號，再用傅立葉級數把它（tā）展（zhǎn）開，就會產生很多奇次（cì）諧波。這些諧波的頻率很高，屬於高（gāo）頻幹（gàn）擾。如果高頻（pín）幹擾在整塊電路板（bǎn）上傳播，那就相（xiàng）當危險了，應該盡早的（de）把它濾掉，所以要盡量靠近芯片。而低頻幹擾（rǎo）的影響力（lì）沒那麽大，可以遠一（yī）點。

此外（wài），大電容還充（chōng）當了電池的作用，正（zhèng）如，關（guān）電視機的時候，電源指示燈要過一會才滅，就是因為這些（xiē）大電容在給它（tā）放電。

去耦電容在多遠的距離會失去濾波的作用？

這涉及（jí）到去耦半徑的計算，有興趣的讀者，可以參考《信號完整性分析》。

為什麽有些芯（xīn）片的電源管（guǎn）腳上（shàng）會放很多去耦（ǒu）電容？

怎樣知道該（gāi）用多少（shǎo）個電容？

上圖就是有名的zedboard上麵，ZYNQ附近的（de）去耦電容，像個八卦（guà）陣一樣，非常優雅的設（shè）計。

但是這裏卻不像我們用單片機、或者LDO那樣（yàng），加104和10uF那麽簡單。

上麵也說到，CPU、FPGA，內部（bù）的MOS管不斷地導通、截止，其實這就是動態負載，那麽由歐姆定律，U＝IR，可（kě）以得出，當R突然變小，U不（bú）變（先假設電壓不變（biàn）），I突然變得很大（想象一（yī）下，上億個MOS管在同時工作，盡管一（yī）個MOS管吸取的電流非常小，但是量（liàng）多了，總體吸取的電流是非常大的）。

再由功（gōng）率（lǜ）守恒，P＝UI，當P一（yī）定的時候（電源（yuán）芯片提供的功率是不變（biàn）的），I變大，U變小。這說明了，在電（diàn）源（yuán）芯片提供的功率範圍內，電源電壓是不變的；但是，超出（chū）了電源芯片的功率的話，電源電壓是隨著負（fù）載而變的（de），這也是正好（hǎo）解釋了過載現象（xiàng），隻是這裏是一個瞬間的過程。

所以（yǐ）才需要加（jiā）很多去耦（ǒu）電容，去抑製電源電壓的瞬間（jiān）變化（也叫暫態）。加（jiā）多少個電（diàn）容，是由瞬態功率決定的（de）。