電磁幹擾與去耦電容的作用

電路的設計中存在很多 電磁幹擾（EMI） 問題， 去耦電容 的應用場景就是減（jiǎn）小電磁幹擾，這一過程衍生（shēng）出了另一個概念—— 電磁兼容（EMC） 。

電磁幹擾（EMI）的例子？

1、靜電放電（diàn）（ESD）

冬天的時候，尤其是空氣比較幹燥的內陸城市，很多朋友都有這樣的經（jīng）曆，手觸碰到電腦外殼、鐵櫃子等物品的（de）時候會被電擊，這就是 靜（jìng）電放電現象 ，也稱之為 ESD 。

2、快速瞬間群脈衝（EFT）

不知道有沒有同學有這樣的經曆，早期（qī）我們使用電（diàn）鑽這種電機設（shè）備，並且同時在聽（tīng）收音機或者看電視的時候，收音（yīn）機（jī）或者電視會出現雜音，這就是 快速瞬間群脈衝 的效果，也稱之為 EFT 。

3、浪（làng）湧（Surge）

以前的老電腦，有的性能不是很（hěn）好，帶電熱插拔優盤、移動硬盤等外圍設備的時候，內部會產生一（yī）個（gè）百萬（wàn）分之一秒的電源切換，直接導致電腦出現藍屏或者重啟現象，就是熱插拔的 浪湧（yǒng）效果，稱之為 Surge 。

電磁（cí）幹擾的內容有很多，我們這裏不（bú）能一一列舉（jǔ），但是有些內容非常重要。這些問題不要認為是（shì）小問題，比（bǐ）如一個簡單的靜電放電，我們用手能感覺到的（de）靜電，可能（néng）已經達到3KV以上（shàng）了。

如果用眼睛能看得（dé）到的，至少是5KV了，隻是因為這個電（diàn）壓雖然很高，能量卻非常小，持續的時間（jiān）非常短，因此（cǐ）不會對人體造成傷害。但是我們應用的這（zhè）些半導體（tǐ）元器件就不一樣了，一旦瞬間（jiān）電壓（yā）過（guò）高，就有可能造成器（qì）件的（de）損壞。

去耦電容的概念

去耦電容 是電路中裝（zhuāng）設在元件的電源端的電容，此電（diàn）容可以提供較穩定的（de）電源，同時（shí）也可（kě）以降低（dī）元件（jiàn）耦（ǒu）合（hé）到電源端的噪（zào）聲，間接可以減少（shǎo）其他元件受此元件噪聲的影響。

在電子電路中， 去耦電容和旁路電容都是起到抗幹擾的作用 ，電容所處的位（wèi）置不同，稱呼就不（bú）一樣了。對於同一個電路來說，旁路（bypass）電容是把（bǎ）輸入信號中的高頻噪聲作（zuò）為濾除對象，把前級攜帶的高頻雜波濾除（chú），而去耦（decoupling）電容也稱退耦電容，是把輸出信號的幹擾作為濾除對象。

去耦電容的應用

首先看（kàn）下圖USB 接口和供電（diàn）電路 ：

左邊這（zhè）個電路，過了保險（xiǎn）絲（sī）以後，接了一個470uF的（de）電（diàn）容C16，右邊這個（gè）電路，經過開關後，接了一個100uF的電容C19，並且並（bìng）聯了一個0.1uF 的電容C10。其中C16和C19起（qǐ）到的作用是一樣的，C10的作用和他們兩個不一樣，我們先來介紹這2個大一點的電容。

1、大容值電容的作用

容值比（bǐ）較大的電（diàn）容，理論上可以理解成水缸或者水池（chí）子，同時，大家可以直接把電流理（lǐ）解成水流，其實大自然萬物的原（yuán）理都是（shì）類似的。

【作用一】緩衝作用。當上電的瞬間，電流從（cóng）電（diàn）源處流下（xià）來的時候，不穩定（dìng），容易衝擊電子器件，加個電容可以起到（dào）緩衝作用。就如同我們（men）直（zhí）接用（yòng）水龍頭的（de）水澆地，容易衝（chōng）壞（huài）花花草草。我們隻需要在水龍頭處加個水池，讓水經過水池後再（zài）緩慢（màn）流（liú）進草地，就不會（huì）衝壞花草，起到有效的保護作用。

【作用二】穩定作（zuò）用。我們的一整套電路，後級電子器件的功率大小都不一樣，而器件正常（cháng）工作的時候，所需電流的大小也不是一成不變的。比如後級有個器件（jiàn）還沒有工作的時候，電（diàn）流消耗是100mA，突（tū）然它參與工作（zuò）了，電（diàn）流猛（měng）的增大到了150mA，這個時候如果沒有一個水缸的話，電路中的電壓（水位）就會直接突然（rán）下降，比如我們的5V電壓突然降低到（dào）3V了。

而我們係統中有（yǒu）些電子元器件，必須高於一定的電壓才能（néng）正常工作，電壓太低就直接不工作了，這個時候水缸就必.不.可.少了。電容會在這個時候把存儲在裏邊的電量釋放一下，穩定（dìng）電壓，當然，隨後前級的電流會及時把水（shuǐ）缸充滿的。

有了這個電容，可以說我們的電壓和電流就會很穩定（dìng）了，不會產生大的（de）波動。這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（yòng）的三種，其中第一種個頭大，占空間大，單位容量價.格.最.便.宜，第二種和第三種個頭小，占空間小，性能一般也略好於第一種，但是價格也貴不少。當然（rán），除了價格，還有（yǒu）一些特殊參數，在通信要（yào）求高的場合也要考慮很多。

2、電容的選取

第一個參數是耐壓值的考慮。我們用的是5V係統，電容的（de）耐壓值要高於（yú）5V，一般1.5倍到2倍即可，有些場（chǎng）合稍微（wēi）再高點也可以。

第二個參數是電容容值（zhí），這個就需要根據（jù）經驗來（lái）選取了，選取（qǔ）的時候，要看這個（gè）電容起作用的整套係統的功率消耗情況，如果係統（tǒng）耗電較大，波動可能（néng）比較大，那麽容值就要選大一些，反之可以小一些。

3、小容值（zhí）電容的作用

我們再來看圖3-1中的另一種電容C10，它容值（zhí）較小，是0.1uF，也就是 100nF，是用來濾除高頻信（xìn）號幹擾的。比如ESD，EFT等。我（wǒ）們初中學過電容的特性——可以通交流隔直流，但是電容的參數對不同頻率段的幹擾的作用是不（bú）一樣的。

這個100nF的電（diàn）容，是我們的前輩根據幹擾的頻率段（duàn），根據板子的參數，根（gēn）據電容本身的參數所總結出來的一個值（zhí）。也就是說（shuō），以後（hòu）大家在設計數字電路（lù）的時候，在電源處的去耦高頻電容，直接用這個 0.1uF就可以了，不需要（yào）再去（qù）計算（suàn）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，都放一個0.1uF的高頻去耦（ǒu）電容（róng），特別在布板的時候，這（zhè）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。