揭秘去耦電容器是否真的有必要？

　　在擔任應用工程師之前，筆者是 IC 測試開(kāi)發(fā)工程師。筆者的項目之一是對 I2C 溫度傳感器進(jìn)行特性描述。在編寫(xiě)一些軟件之后，手工焊接了一個(gè)原型設計電路板。由于時(shí)間倉促，省去了比較麻煩的去耦電容器。誰(shuí)會(huì )需要它呢，對吧?

　　筆者收集數據大概有一個(gè)星期了，但獲得的任何結果都無(wú)法與預期結果相匹配。于是做了大量更改，試圖提升性能，但都沒(méi)有效果。最后，決定添加一個(gè)去耦電容器，不出所料，問(wèn)題解決了。

　　這讓筆者不禁思考，會(huì )不會(huì )總是需要使用去耦電容器?它的作用到底是什么?

　　要回答這個(gè)問(wèn)題，需要考證在不使用去耦器件時(shí)會(huì )出現什么問(wèn)題。

　　圖 1 為帶去耦電容器和不帶去耦電容器(C1 和C2)情況下用于驅動(dòng) R-C 負載的緩沖電路。我們注意到，在不使用去耦電容器的情況下，電路的輸出信號包含高頻 (3.8MHz) 振蕩。對于沒(méi)有去耦電容器的放大器而言，通常會(huì )出現穩定性低、瞬態(tài)響應差、啟動(dòng)出現故障以及其它多種異常問(wèn)題。

　　圖 1：采用去耦和不采用去耦的緩沖電路(測量結果)

　　圖 2 闡述了為什么去耦非常重要。需要注意的是，電源線(xiàn)跡的電感將限制暫態(tài)電流。

　　去耦電容與器件非常接近，因此電流路徑的電感很小。在暫態(tài)過(guò)程中，該電容器可在非常短的時(shí)間內向器件提供超大量的電流。

　　未采用去耦電容的器件無(wú)法提供暫態(tài)電流，因此放大器的內部節點(diǎn)會(huì )下垂(通常稱(chēng)為干擾)。無(wú)去耦電容的器件其內部電源干擾會(huì )導致器件工作不連續，原因是內部節點(diǎn)未獲得正確的偏置。

　　圖 2：帶去耦合和不帶去耦合情況下的電流

　　除了使用去耦電容器外，您還要在去耦電容器、電源和接地端之間采取較短的低阻抗連接。

　　圖 3 將良好的去耦合板面布局與糟糕的布局進(jìn)行了對比。您應始終嘗試著(zhù)讓去耦合連接保持較短的距離，同時(shí)避免在去耦合路徑中出現通孔，原因是通孔會(huì )增加電感。大部分產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)都會(huì )給出去耦合電容器的推薦值。如果沒(méi)有給出，則可以使用 0.1uF。

　　圖 3：良好與糟糕 PCB 板面布局的對比

　　正確連接去耦電容器會(huì )給您省去很多麻煩。即便在試驗臺上不使用去耦合電路也能工作得很好，但若進(jìn)入量產(chǎn)階段時(shí)再因工藝變化和其他實(shí)際因素的影響，您的產(chǎn)品可能就會(huì )出現這樣或那樣的問(wèn)題。

　　吸取教訓吧，別掉進(jìn)不使用去耦合的陷阱里!