什么是去耦电路

去耦电路在电子产品中是应用最多的,几乎所有的多级放大器、不管是分立器件或集成电路都需要去耦电路。去耦电路出了问题,会影响电路的正常工作。

从电路来说，总是存在驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大，驱动电路要把电容充电、放电，才能完成信号的跳变，在上升沿比较陡峭的时候，电流比较大，这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流，由于电路中的电感，电阻（特别是芯片管脚上的电感，会产生反弹），这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声，会影响前级的正常工作。这就是耦合。

什么是“去耦”电路呢?

去耦电路指的是在多级放大电路(集成电路芯片内部大多也是由各种多级放大电路组成)的供电电源端对地所加的旁路电容。其容量大可到几十、上百微法,小也要O.1、0.01微法。加这个电容有什么作用呢?主要是防止来自直流电源内部的耦合使放大器自激,这也就是“去耦”这个名称的含意。

去耦电容一般作如下作用：

1)旁路掉器件的高频噪声（在电源和地之间为高频噪声提供低阻抗通路）。一般而言，工作频率越高，电容值越大，则电容的阻抗越小。

2）作IC的储能电容，利用电容充放电原理提供和吸收该IC开门关门瞬间的充放电能。

在实际应用中，数字电路中典型的0.1uF去耦电容有5nH的分布电感，并行共振频率约为7MHz（只对此频率一下的噪声有较好的去耦作用）。而1uF、10uF的电容，平行共振频在20MHz以上，去除高频噪声的效果要好些。在电源进入印制板的地方放置一个1uF或10uF的高频去耦电容往往是有利的，即使是电池供电的系统也需要这种电容。

去藕电容就是起到一个电池的作用，满足驱动电路电流的变化，避免相互间的耦合干扰。

旁路电容实际也是去藕合的，只是旁路电容一般是指高频旁路，也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。高频旁路电容一般比较小，根据谐振频率一般是0.1u，0.01u等，而去耦合电容一般比较大，是10u或者更大，依据电路中分布参数，以及驱动电流的变化大小来确定。

去耦和旁路都可以看作滤波。正如ppxp所说，去耦电容相当于电池，避免由于电流的突变而使电压下降，相当于滤纹波。具体容值可以根据电流的大小、期望的纹波大小、作用时间的大小来计算。去耦电容一般都很大，对更高频率的噪声，基本无效。旁路电容就是针对高频来的，也就是利用了电容的频率阻抗特性。电容一般都可以看成一个RLC串联模型。在某个频率，会发生谐振，此时电容的阻抗就等于其ESR。如果看电容的频率阻抗曲线图，就会发现一般都是一个V形的曲线。具体曲线与电容的介质有关，所以选择旁路电容还要考虑电容的介质，一个比较保险的方法就是多并几个电容。

去耦电容在集成电路电源和地之间的有两个作用：一方面是本集成电路的蓄能电容，另一方面旁路掉该器件的高频噪声。数字电路中典型的去耦电容值是0.1μF。这个电容的分布电感的典型值是5μH。0.1μF的去耦电容有5μH的分布电感，它的并行共振频率大约在7MHz左右，也就是说，对于10MHz以下的噪声有较好的去耦效果，对40MHz以上的噪声几乎不起作用。1μF、10μF的电容，并行共振频率在20MHz以上，去除高频噪声的效果要好一些。每10片左右集成电路要加一片充放电电容，或1个蓄能电容，可选10μF左右。最好不用电解电容，电解电容是两层薄膜卷起来的，这种卷起来的结构在高频时表现为电感。要使用钽电容或聚碳酸酯电容。去耦电容的选用并不严格，可按C=1/F，即10MHz取0.1μF，100MHz取0.01μF。

耦合电感的去耦等效电路

 (1)互感电压用CCVS等效代替
   
耦合电感两线圈的互感电压各被另一线圈的电流所控制。故根据耦合电感元件的伏安关系，两种基本的耦合电感模型，就可分别等效为图(a),(b)所示的含CCVS电路。

图1去耦电路
 

(2)单侧联接的去耦等效
   
单侧同名端联接和单侧异明端联接分别如下图(a),(b)所示。根据耦合电感的伏安关系和KCL得到的去耦等效电路，分别如图(c),(d)所示。

图2去耦电路

去耦后，耦合电感就成了纯电感，就可以用常规的向量法得到顺利的分析。