EMC防护中为什么总并联0.1uF和0.01uF电容？旁路与去耦解析

为什么很多电路里总是并排摆着 0.1uF 和 0.01uF 两个电容？这要从旁路（Bypass）与去耦（Decoupling）说起。

旁路和去耦

旁路电容（Bypass Capacitor）和去耦电容（Decoupling Capacitor）在电路设计中很常见，但真要准确区分，并不容易。要理解这两个词，回到英文语境会更清楚。

Bypass 在英语里有“抄小路”的意思，电路中也是这层含义，如下图。

couple 在英语中表示“一对”，引申为配对、耦合。如果系统 A 中的信号引起了系统 B 中的信号，就称 A 与 B 出现了耦合（Coupling）。而 Decoupling 就是削弱这种耦合。

电路中的旁路和去耦

如下图中，直流电源 Power 给芯片 IC 供电，在电路中并入了两个电容。

关于滤波电路的分析方法，也可以参考这篇 常见滤波电路分析技巧。

旁路

如果 Power 受到干扰，一般是频率较高的 干扰信号 可能使 IC 不能正常工作。在靠近 Power 处并联一个电容 C1，因为电容对直流开路、对交流呈低阻态。频率较高的干扰信号会通过 C1 回流到地，本来会经过 IC 的干扰信号通过电容“抄近路”流到了 GND。这里的 C1 就是旁路电容的作用。

去耦

由于集成电路的工作频率一般比较高，IC 启动瞬间或者切换工作频率时，会在供电导线上产生较大的电流波动。这种干扰信号直接反馈到 Power，会使其产生波动。在靠近 IC 的 VCC 供电端口并联一个电容 C2，因为电容具有储能作用，可以给 IC 提供瞬时电流，减弱 IC 电流波动干扰对 Power 的影响。这里的 C2 就是去耦电容。

为什么要用两个电容

回到最开始的问题，为什么要用 0.1uF 和 0.01uF 的两个电容？

电容阻抗和容抗计算公式如下：

容抗与频率和电容值成反比，电容越大、频率越高则容抗越小。那是不是可以简单理解为：电容越大，滤波效果越好？既然已经有了 0.1uF 的旁路电容，再加一个 0.01uF 的电容，不是浪费吗？

实际上并非如此。对一个特定电容来说，当信号频率低于其自谐振频率时呈容性，当信号频率高于其自谐振频率时呈感性。用 0.1uF 和 0.01uF 的两个电容并联，相当于拓宽了滤波频率范围。