本文由德力威爾王術平原創，轉載、引用請注明出處，嚴禁抄襲和搬運。

德力威爾王術平在本文中介紹了電容的基本特性、電容的主要作用以及電容的功能分類等電子基礎知識，并以實際應用電路為案例，深入淺出地對耦合電容、去耦電容、旁路電容、濾波電容的作用與應用進行了詳細分析和講解，非常适合電子技術愛好者參考學習，幫助大家快速理解和掌握電容的相關基礎知識和應用經驗，極具實用價值。

學習電子技術的朋友們，經常會在電路中看到許多的電容，在做電路分析時，總是無法正确理解其功能作用，甚至有時候被耦合電容、去耦電容、旁路電容、濾波電容等名稱術語搞得稀裡糊塗的。在本文中，德力威王術平就帶大家一起來學習了解一下電容的基本特性、主要作用、功能分類、應用實例，幫助大家快速理解和掌握電容的相關基礎知識和應用經驗。

電容器是一種能夠儲存電荷的電子元器件。

電容是電容器儲存電荷能力的一種度量；表示在每單位電壓作用下所儲存的總電荷量，用符号C表示，單位是F。

而實際情況是，我們常常習慣性地把電容器簡稱為電容，這就與電容真正的定義相混淆。所以，我們一定要根據不同的表述語境來區别這兩個“電容”的含義。比如：“這顆電容的電容是10uF。” 就應該被理解為：“這顆電容器的電容容量是10uF。”

在本文中，我們也将電容器簡稱為電容，請大家自行與真正的電容定義進行區分。

電容具有如下基本特性：

①電容兩端的電壓不能突變；

②電容通交流，隔直流；

③電容通高頻，阻低頻；

④電容電壓滞後于電流；

⑤電容剛通電瞬間，相當于短路；

⑥電容的容抗随信号頻率升高而降低，随信号頻率降低而升高。

人們利用電容的基本特性，設計出了許多實際應用電路，實現了很多産品的功能，電容在電路中發揮的主要作用有：耦合、去耦（旁路）、濾波、儲能、延時（定時）、降壓、諧振、緩沖吸波（RC Snubber）、波形變化（積分、微分、整形）等（注意：有時候，同一個電路中的同一個電容，發揮的作用有多種）。

按照電容在實際電路中發揮的主要作用以及人們的命名習慣，我們把電容分為耦合電容、去耦電容、旁路電容、濾波電容、儲能電容、延時（定時）電容、降壓電容、諧振電容、吸波電容、積分電容、微分電容等。

需要注意的是：

①連接在不同電路中的電容，有着不同的名字；

②連接在同一個電路中的同一個電容，其名字也不盡相同；

③在某個電路中的某個電容，其發揮的作用可能有多種，那麼其名字也可能有多種叫法；

④不同國家地區的人，對電容的習慣叫法也不同。

總之，上述對這些電容的命名分類，主要依據電容在電路中發揮的主要作用以及人們的習慣叫法來分的，所以并不十分嚴格，我們也不必死扣各種電容的叫法，哪怕把電容的名字稱呼錯了，也無妨，隻要知其原理、會應用即可。

Coupling，譯為連接、耦合。

耦合，在物理學中，指兩個或兩個以上的體系或運動形式之間通過各種相互作用而彼此影響。如在兩個單擺中間連一根線，它們的振動就會發生耦合。

圖1-1 光電耦合

圖1-2 電磁耦合

圖1-3 電場耦合

耦合，在電子學中，表示将能量從一個電路傳輸（傳遞）到另一個電路。如通過發光二極管可以把光能傳遞給光敏三極管（如圖1-1）、通過一個電感可以把磁能傳遞給另一個電感（如圖1-2）、通過一個電容可以把電能從電容的一端傳遞到電容的另一端（如圖1-3），以上能量的傳遞，皆可稱為耦合。

電容耦合：通過電容将交流信号的能量從一個電路傳遞到另一個電路。這是一種能量耦合方式，其他的能量耦合方式還有電感耦合、光耦耦合、導線耦合等耦合方式。

耦合電容：将交流信号的能量從一個電路傳遞到另一個電路的電容。

利用電容通交流，隔直流；通高頻，阻低頻的基本特性，我們将電容串聯在電路的前後級中間，那麼，串聯在前級電路與後級電路中間的耦合電容，可以将我們需要的交流信号從前級電路近似無衰減地耦合到後級電路，将我們不需要的直流信号進行去耦（隔斷）。

式中，Xc為容抗，單位是Ω；π為圓周率；f為信号頻率，單位HZ；C為電容容量，單位是F。

根據容抗公式（式1-1）可知，在信号頻率f一定的情況下，電容取值越大，容抗越小，對信号的阻礙衰減就越小，耦合效果就越好；電容取值越小，容抗就越大，對信号的阻礙衰減就越大，耦合效果就越差。

如果在我們需要的交流信号（有用信号）中疊加了我們不需要的交流信号（噪聲信号）時，參數得當的耦合電容，可以對低于有用信号頻率的低頻噪聲進行阻礙衰減，降低幹擾（無法消除）；而對于高于有用信号頻率的高頻噪聲，耦合電容無法對其進行有效阻礙和衰減；要想消除幹擾，需要在耦合電容的前級電路或後級電路中加入适當的濾波電路（比如高通、低通以及帶通等）。

圖1-4 音頻功放輸出電路中的耦合電容

在圖1-4中，運放輸出端為前級電路，揚聲器為後級電路，電容C7串接在前後級之間，起到隔斷偏置直流信号，耦合交流音頻信号的目的。人耳能聽到的聲音頻率在20Hz~20KHZ之間，根據式1-1，可計算出音頻通過C7的阻抗為7.96Ω~0.008Ω。可見，音頻信号頻率越低，耦合電容阻抗就越高，衰減就越大；音頻信号頻率越高，耦合電容阻抗就越低，衰減就越小。

Bypass，譯為旁路、繞過、避開。

Decoupling，譯為去耦、解耦、退耦。

旁路，在電子學中，表示提供一個比原來傳輸路徑阻抗更低的新路徑，讓能量繞開原來的高阻抗路徑，從新的低阻抗路徑傳輸。

去耦，在電子學中，表示不讓能量通過一個電路傳遞到另一個電路。

起旁路作用的電容我們稱之為旁路電容，起去耦作用的電容我們稱之為去耦電容。

我們比較一下旁路和去耦的異同，相同點是：都表示阻止不期望的信号從一個電路傳輸到另一個電路。不同點是：旁路，有低阻抗的新路可走，就不走高阻抗的老路了，所以，不期望的信号另走他路了，阻斷其向後級傳輸；去耦，老路阻抗無窮大，走不通，又無新路可走，不期望的信号被直接阻斷。

其實旁路和去耦意思近似，都表示濾除不期望的信号。所以，很多國内外文獻資料對旁路和去耦的概念沒有嚴格區分，去耦和旁路的稱謂可以互換，去耦可被稱為旁路，旁路又可被稱為去耦，随人們的習慣而已。因為它們的本質都是“不讓能量通過一個電路傳遞到另一個電路”。

所以，人們出于習慣，有的把旁路電容稱之為去耦電容，有的則把去耦電容稱之為旁路電容。

有人是這樣區分旁路和去耦的：“對于同一個電路來說，旁路（bypass）電容是把輸入信号中的高頻噪聲作為濾除對象，把前級攜帶的高頻雜波濾除，而去耦（decoupling，也稱退耦）電容是把輸出信号的幹擾作為濾除對象。” 對于此種說法，不必采信，不然，會把你繞暈的。比如LDO芯片電源輸入腳的電容我們習慣叫旁路電容，而單片機電源輸入腳的電容我們習慣叫去耦電容；另外，同一個電容，有時候既能濾除前級輸入的幹擾，又能濾除後級反向輸入的幹擾，那該怎麼叫？現在，你是不是覺得有點暈？筆者認為，既然要嚴格區分旁路和去耦的話，就按如下規則區分：直接阻斷不期望的信号叫去耦，通過低阻抗路徑濾除不期望的信号以達到阻斷原來路徑的目的叫旁路。

在本文中我們稱旁路電容或去耦電容均可。

圖1-5 去耦（旁路）電容

利用電容通交流，隔直流；通高頻，阻低頻的基本特性，我們将電容靠近後級電路并與之并聯（如圖1-5），那麼，這個并聯的電容，就是去耦（旁路）電容，其主要作用如下三點：

（1）旁路前級電路輸入的高頻交流信号（噪聲），阻礙其傳輸到後級電路，讓直流或低頻信号通過，起到去耦噪聲，濾除幹擾的目的。

（2）旁路後級電路反向輸出的高頻交流噪聲（電源和地噪聲），阻礙其傳輸到前級電路，起到去耦電源和地噪聲，濾除幹擾的目的。其原理如下：

如果前級供電路徑的ESR和ESL較大，當而後級負載電路用電電流變化的時間快和變化的幅值較大時，即△i/△t 結果越大時，前級供電路徑的等效阻抗Z就越大，就無法滿足後級負載的高頻突變電流之用電需求，從而導緻在負載的電源輸入端産生軌道塌陷（電源噪聲）以及在負載的地輸出端産生地彈（地噪聲），既造成負載本身無法正常工作，又使負載的電源噪聲和地噪聲通過後級電路反向傳輸到前級網絡，給整個電路造成電磁幹擾。

緊靠負載并與之并聯的去耦電容，縮短了與負載電源和地之間的路徑，減小了ESR和ESL，等效阻抗Z就随之減小，去耦電容存儲的電荷就能實時滿足負載的高頻突變電流之需求，就不會産生電源噪聲和地噪聲，從而提高電源完整性，保證負載正常工作，并抑制電磁幹擾。

（3）為後級電路儲能穩壓。當前級電路出現電壓暫降、短時中斷以及電壓漸變時，由該電容上存儲的電荷繼續為後級電路供電，起到穩定電壓的作用；另一方面，正是由于該電容具有儲能的作用，才能滿足後級電路的瞬時突變電流之用電需求，原理和上述第（2）條相同。

由此可見，去耦電容具有去耦、旁路及儲能作用。

圖1-6 三端調節器中的去耦（旁路）電容

圖1-6中的輸入電容，我們習慣稱之為旁路電容（也可叫去耦電容），既能濾除來自電源輸入端的交流噪聲，又能濾除來自芯片内部反向輸出（倒灌）的電源噪聲，同時也為芯片儲能。

圖1-6中的輸出電容，我們習慣稱之為濾波穩壓電容（也可叫去耦電容），起到平滑輸出紋波，穩定電壓的作用，同時為後級電路存儲能量，以滿足後級電路的瞬時突變電流之用電需求。

圖1-7 音頻功放電路中的去耦（旁路）電容

圖1-7中的電容作用如下：

C1：習慣稱之為交流耦合電容，又可稱之為直流去耦電容；其其作用是通交流，隔直流；

C5、C3、C4、C6：習慣稱之為旁路電容，又可稱之為去耦電容。C5、C6 Bulk電容濾低頻噪聲，同時存儲較多的能量；C3、C4小電容濾高頻噪聲，同時存儲較少的能量。

C2：習慣稱之為交流耦合電容，又可稱之為直流去耦電容，形成交流負反饋電路，從而放大交流信号。

C7：RC Snubber電路中的緩沖吸收電容，用它來降低諧振頻率，降低諧振Q值，降低振蕩電壓，起到穩定頻率，抑止高頻諧振，吸收瞬态尖峰電壓的作用。

圖1-9 三極管放大電路中的旁路（去耦）電容

圖1-9中的CE為旁路電容，其隔直通交的基本特性起到了穩定直流工作點、提高交流放大增益的作用。

穩定直流工作點：直流靜态工作電流從RE流過，形成負反饋，穩定直流工作點。如果溫度升高，放大倍數β将增大，IC電流将增大，IE電流就增大，IE流經RE産生壓降Ue增大，Ub不變，Ue升高，Ube減小，IC就減小，從而穩定IC；如果溫度降低，放大倍數β減小，IC電流減小，IE電流就減小，IE流經RE産生壓降Ue減小，Ub不變，Ue減小，Ube就增大，IC就增大，又穩定IC。直流放大倍數β=RC/RE，直流放大倍數受到了衰減，但穩定了工作電流。

提高交流放大增益：交流信号近乎無衰減通過CE到地，不會在RE上形成負反饋，所以IE不會受到衰減，從而提高了三極管的交流增益。

關于旁路電容CE得取值，使交流信号流過CE的感抗Xc小于等于電阻RE的1/10即可。

圖1-9 手機基帶芯片電源引腳去耦（旁路）電容群

圖1-9紅框中，由不同大小的電容組成了去耦電容群。大電容（Bulk Capacitor）主要起到濾低頻噪聲和儲能作用；小電容主要起到濾高頻噪聲的作用，這個高頻噪聲也許是電源到芯片，更多的是芯片反向輸出的電源噪聲。不同大小容量的電容并聯，可以濾除不同頻率段的噪聲，增加了濾波的帶寬，另外，多個電容器并聯，電容的ESL和ESR越并越小，高頻濾波效果就越好。

設計去耦電容群，是手機、平闆等大功率MPU電源供電設計的通用手法。

濾波，通俗來講就是對波形進行過濾和選擇。一個波形是由一種或多種頻率成分構成的（由傅裡葉級數展開可知），濾波就是去除其中某些頻率成分，不讓其通過，保留某些頻率成分并讓其通過。

在電源網絡中的濾波電容我們習慣稱之為濾波穩壓電容，例如整流電壓輸出濾波、開關電源輸出濾波、LDO調節器輸出濾波等。

在信号網絡中的濾波電容我們習慣稱之為濾波選頻電容，例如低通濾波、高通濾波、帶通濾波、帶阻濾波等。

圖1-10 橋式整流電路中的濾波穩壓電容

圖1-10中的濾波電容，主要作用是将整流二極管輸出的單向脈動直流電壓進行平滑濾波，使電壓更穩定，同時存儲能量，以滿足後級負載實時瞬态用電需求。

圖1-11 開關電源中的濾波穩壓電容

圖1-11中的濾波電容，主要作用如下三點：

①平滑電感輸出的脈動直流電壓，濾除紋波，使電壓更穩定。

②為調節器提供一個穩定的Feedback回路，抑制反饋噪聲，使調節器根據負載變化做出的調節響應更實時、更精準，使輸出電壓更加平穩、精準。

③存儲能量，實時滿足後級負載瞬态用電需求。

圖1-12 LDO電路中的濾波穩壓電容

圖1-12中的輸出電容就是濾波電容，其主要作用是平滑調節器輸出紋波、濾除交流噪聲、穩定電壓，同時為後級電路存儲能量，滿足後級負載突變電流用電需求。LDO内部根據輸出電壓的變化實時動态調節輸出，以滿足負載用電需求，所以内部也會産生細小紋波，通過輸出電容将其平滑、濾除，從而穩定電壓。

圖1-13 音頻功放電路中的濾波選頻電容

圖1-13中的R1、C7組成低通濾波電路，濾除高頻噪聲，通過低頻噪聲；C4、R3組成高通濾波電路，濾除低頻，通過高頻；低通電路和高通電路組成一個帶通電路。

圖1-13 手機射頻功放電路中的濾波選頻電容

圖1-13中紅框裡面是π型低通濾波電路，并聯的電容就是濾波電容，其作用是，将右邊輸入的高頻信号濾除，讓低頻信号通過π型濾波器進入左邊的射頻功放，實現濾波選頻的功能。

圖中π型濾波器的截止頻率可以用如下公式計算：

式中，fc為截止頻率，單位是HZ；π為圓周率；L為電感，單位是H；C為兩個并聯電容的和，單位是F。

在已知負載阻抗和截止頻率的情況下，可以根據如下公式計算電感和電容的值：

式中，L為電感（如果是T型濾波器，L為兩個電感的和），單位是H；Ro為輸出阻抗，單位是Ω；π為圓周率；fc為截止頻率，單位是Hz。

式中，C為電容（如果是π型濾波器，C為兩個電容的和），單位是F；Ro為輸出阻抗，單位是Ω；π為圓周率；fc為截止頻率，單位是Hz。

電容器是一種最常見的電子無源器件，在電路中應用非常廣泛。本文僅對耦合電容、旁路電容、去耦電容及濾波電容做了詳細介紹，供大家參考。

關于儲能電容、延時（定時）電容、降壓電容、諧振電容、緩沖吸波（RC Snubber）電容、波形變化（積分、微分、整形）電容等相關内容，德力威爾王術平将在後期的技術文章中陸續更新。

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