高速电路设计之《电容的作用》

心间 · 发表于 2014-2-24 22:14:07

1)电容的作用之一——电荷缓冲池
      在高速电路设计中，电源的负载是动态的，即高度运行器件的电流和功耗的不断变化的。为了保证器件工作稳定，希望器件的工作电压不随电流和功耗的剧烈变化而同程度变化，即希望器件电压尽量稳定。在这种情况下，需要为器件提供一种缓冲池，以便当外界环境剧烈变化时，器件的工作电压能保持相对的稳定。电容的本质是存储电荷和释放电荷，当外界环境变化时，电容中的电荷能被迅速积累或释放。更具公式U=Q/C (U表示电容两端的电压的变化量，Q表示电容两端电荷的变化量，C为电容的容值)，当外部环境的变化驱使器件的工作电压增加或减少时，电容能够通过积累或者释放电荷以吸收这种变化，即将器件工作电压的变化转变为电容中电荷的变化，从而保持器件工作电压的稳定。因此，电容的作用之一就是电荷缓冲池，以使高速运行器件的工作电压保持稳定。
2)电容的作用之二——高频噪声的重要泄放通路
      对高速运行的电路而言，无时无刻不存在状态的转变。例如，信号的状态不断在1和0之间切换，器件的电路方向不断在输出和输入之间切换。这种高速的转变，将在电路上产生大量的噪声等干扰，从频谱上看，这些干扰在相当大程度上处于有效信号的2次、3次等倍频频率。在电源传输路径上，需要将这些干扰泄放到相对稳定的地平面上，以免影响器件的工作。当频率升高时，电容表现为低阻抗，因此，可将电容作为高频噪声的重要泄放通路。
3)电容的作用之三——实现交流耦合
   当两个器件通过高速信号互连时，信号两端的器件可能对直流分量有不同的要求。例如，A和B两个器件之间通过高速差分对信号互连，但A器件工作于1.8V，B器件工作于3.3V，则A器件驱动的差分对信号将携带1.8V直流分量，导致信号到达接收端B器件时无法被正确识别；反之，B器件驱动的信号，到达A器件，其电平可能超过A器件所允许的最大输入电平。对于这种情况，需将信号所携带的发送端的直流分量在到达接收端前，予以滤除，即隔离信号两边器件的直流分量。基于电容的通交流，阻直流的特性，电容具有这种隔离功能。因此，电容的作用之三是实现交流耦合，以实现对直流的隔离。

hyxs714154 · 发表于 2015-7-27 18:27:54

不错的东西，更直观的解释了电容的几个作用，更好的理解了，非常感谢了

ypoflyer · 发表于 2015-7-29 10:48:27

感谢分享了

qiaoqingyang · 发表于 2015-11-7 10:05:53

谢谢楼主，基础概念很重要

cpf09 · 发表于 2016-1-2 23:32:37

原来电容的功能这么多学习了

cpf09 · 发表于 2016-4-14 16:25:41

学习下不错

潘潘0428 · 发表于 2016-4-27 19:52:53

受益匪淺，謝謝樓主

rita · 发表于 2016-9-21 10:08:46

感谢分享了

我要长高长高 · 发表于 2020-4-9 08:54:38

感谢分享，非常好的内容

我要长高长高 · 发表于 2020-4-9 08:54:44

感谢分享，非常好的内容

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