电磁干扰与去耦电容的概念和应用

电路的设计中存在很多电磁干扰(EMI)问题， 去耦电容的应用场景就是减小电磁干扰，这一过程衍生出了另一个概念 —— 电磁兼容(EMC)。

电磁干扰(EMI)的例子

1. 静电放电(ESD)

冬天的时候，尤其是空气比较干燥的内陆城市，很多朋友都有这样的经历，手触碰到电脑外壳、铁柜子等物品的时候会被电击，这就是 静电放电现象 ，也称之为 ESD 。

2. 快速瞬间群脉冲(EFT)

不知道有没有同学有这样的经历，早期我们使用电钻这种电机设备，并且同时在听收音机或者看电视的时候，收音机或者电视会出现杂音，这就是 快速瞬间群脉冲 的效果，也称之为 EFT 。

3. 浪涌(Surge)

以前的老电脑，有的性能不是很好，带电热插拔优盘、移动硬盘等外围设备的时候，内部会产生一个百万分之一秒的电源切换，直接导致电脑出现蓝屏或者重启现象，就是热插拔的 浪涌 效果，称之为 Surge 。

电磁干扰的内容有很多，我们这里不能一一列举，但是有些内容非常重要。这些问题不要认为是小问题，比如一个简单的静电放电，我们用手能感觉到的静电，可能已经达到3KV以上了。

如果用眼睛能看得到的，至少是5KV了，只是因为这个电压虽然很高，能量却非常小，持续的时间非常短，因此不会对人体造成伤害。但是我们应用的这些半导体元器件就不一样了，一旦瞬间电压过高，就有可能造成器件的损坏。

去耦电容的概念去耦电容是电路中装设在元件的电源端的电容，此电容可以提供较稳定的电源，同时也可以降低元件耦合到电源端的噪声，间接可以减少其他元件受此元件噪声的影响。

在电子电路中，去耦电容和旁路电容都是起到抗干扰的作用，电容所处的位置不同，称呼就不一样了。对于同一个电路来说，旁路(bypass)电容是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象，把前级携带的高频杂波滤除，而去耦(decoupling)电容也称退耦电容，是把输出信号的干扰作为滤除对象。

去耦电容的应用

首先看下图USB 接口和供电电路 ：

左边这个电路，过了保险丝以后，接了一个470uF的电容C16，右边这个电路，经过开关后，接了一个100uF的电容C19，并且并联了一个0.1uF的电容C10。其中C16和C19起到的作用是一样的，C10的作用和他们两个不一样，我们先来介绍这2个大一点的电容。

1. 大容值电容的作用

容值比较大的电容，理论上可以理解成水缸或者水池子，同时，大家可以直接把电流理解成水流，其实大自然万物的原理都是类似的。

【作用一】缓冲作用

当上电的瞬间，电流从电源处流下来的时候，不稳定，容易冲击电子器件，加个电容可以起到缓冲作用（就如同我们直接用水龙头的水浇地，容易冲坏花花草草）。我们只需要在水龙头处加个水池，让水经过水池后再缓慢流进草地，就不会冲坏花草，起到有效的保护作用。

【作用二】稳定作用

我们的一整套电路，后级电子器件的功率大小都不一样，而器件正常工作的时候，所需电流的大小也不是一成不变的。比如后级有个器件还没有工作的时候，电流消耗是100mA，突然它参与工作了，电流猛的增大到了150mA，这个时候如果没有一个水缸的话，电路中的电压(水位)就会直接突然下降，比如我们的5V电压突然降低到3V了。

而我们系统中有些电子元器件，必须高于一定的电压才能正常工作，电压太低就直接不工作了，这个时候水缸就必不可少了。电容会在这个时候把存储在里边的电量释放一下，稳定电压，当然随后前级的电流会及时把水缸充满的。

有了这个电容，可以说我们的电压和电流就会很稳定了，不会产生大的波动。这种电容常用的有如图3-2、图3-3、图3-4所示三种：

这三种电容是最常用的三种，其中第一种个头大、占空间大，单位容量价格最便宜；第二种和第三种个头小、占空间小，性能一般也略好于第一种，但是价格也贵不少。当然，除了价格还有一些特殊参数，在通信要求高的场合也要考虑很多。

2. 电容的选取