摆在你面前的就是这么一个看似简单的问题:
旁路(电容)与去耦(电容)有什么联系与区别?
其实,两者的区别与联系很简单,就一句话:去耦就是旁路,旁路不一定是去耦!
我们经常提到时去耦、耦合、滤波等说法,是从电容器在电路中所发挥的具体功能的角度去称呼的,这些称呼属于同一个概念层次,而旁路则只是一种途径,一种手段,一种方法。
比如,我们可以这么说:电容器通过将高频信号旁路到地而实现去耦作用。因此,数字芯片电源引脚旁边100nF的小电容,你可以称之为去耦电容,也可以称之为旁路电容,都是没有错的,如果你要强调的是去耦作用,则应该称其为去耦电容,有些日本厂家的数据手册比较讲究,文中讲的是去耦电路,就会以“旁路(去耦)电容器”来表示。
旁路与去耦是不是同一个层面的概念,相当于水果与苹果的区别,光头与和尚的区别,如下图所示:
苹果是水果,但水果不一定是水果,爸爸是光头,但光头的不一定都是爸爸。
如果上面这些对比还不能让信服的话,我们换种方式:
不要再废话了,哎呀,这个人的手要举起来了,他想干什么?
可能他要投降,可能要行礼,可能要做超人开始飞向太空,当然,也有可能要揍小编。
这个剧情里面,“举起来手”是一种手段(相当于旁路概念层面),而这种手段的要达到的目的可能是投降、行礼、飞行、揍编(自创的)或其它什么的(相当于去耦、耦合、滤波等等),如下图所示:
因此,由于概念层次的不同,在实际称呼中有交叉使用的现象也是正常的,当然,也有一些约定俗成或传统的称呼方法。
我们举几个例子来看看,如下图所示FPGA芯片附近的100nF小电容:
对于数字电路中的100nF小电容,你可以认为它是旁路电容,也可以认为是去耦电容,甚至可以认为是耦合电容(将噪声耦合到地了),只不过很少有人这么称呼。
电源滤波电路如下图所示的:
对于1000uF的大电容C2,你可以认为它是滤波电容,也可以认为它是旁路电容,它通过将低频扰动旁路到地而达到滤波的目的。
电容三点式振荡电路如下图所示:
一般认为上图中C3是旁路电路,而C4是耦合电容,但你也可以认为C3是耦合电容,它利用“隔直通交”的特点将三点式网络正反馈信号耦合到Q1的基极,只不过更多人将其称为旁路电容,但你不能说C4是旁路电容,既然是旁路,肯定得有旁路的对象,C4只能称为耦合电容,不能称为旁路电容。
基本共发射极放大电路如下图所示:
C3一般就称为旁路电容,这个几乎地球人都不会有什么意见,但你也可以认为C3是耦合电容(将交流信号耦合到地了),只不过很少这样称呼。
但是C4这个电容的叫法就有很多争议了。
有人说,因为VCC是从整流滤波电路过来的,C4也算是滤波电容。从功能上来讲,挂在VCC线上的电容总会有滤波作用,这是客观存在的事实,无论其容量是大还是小、布局离电源输入是远还是近,但从放大电路来讲,这个电容主要所起的作用是去耦,因此也可以说是旁路(前面已经说过,去耦就是旁路),它将电路中可能出现的扰动或噪声旁路到地,很多人在功放电路的正负电源并了几个10000uF(1万微法)大电容就是这个意思。
有人站起来指着我的鼻子说:扯淡,我加了这些大电容是为了储能,你这土鳖不懂就不要乱说话!然而,我想说的是:当你用一只手指着我的时候,其它手指却是指着自己的!
你可以理解C4的作用为储能(也就是所谓的大水塘),扰动(低频)或噪声(高频)的来源之一是电源供电不足,储能足够自然可以降低扰动或噪声,其实与旁路、去耦一个意思,你的理解是“平民化”理解,我的理解是“高逼格”理解,没什么任何区别。
但,你不能认为C4是滤波电容,尽管从某些角度来看并没有错,这与第一点中FPGA旁边100 nF的小电容一样,你不能它们认为是滤波电容,尽管客观来讲这些小电容也有一定(可以忽略不计)的滤波作用。