资深硬件工程师也未必知道：0.1uF容量的旁路电容原来是这么来的资深硬件工程师也未必知道：0.1uF容量的旁路电容原来是这么来的电子制作站百家号有一定经验的工程师都会发现：旁路电容的容值大多数为0.1uF（100nF），这也是数字电路中最常见的，如下图所示为FPGA芯片的旁路电容：那这个值是怎么来的呢？这一节我们就来讨论一下这个问题。前面已经提到过，实际的电容器都有自谐振频率，考虑到这个因素，作为数字电路旁路电容的容量一般不超过 1uF，当然，容量太小也不行，因为储存的电荷无法满足开关切换时瞬间要求的电荷，那旁路电容的容量到底应该至少需要多大呢？我们用最简单的反相器逻辑芯片（74HC04）实例计算一下就知道了。实际芯片的每个逻辑门基本结构如下图所示（以下均来自Philips 74HC04数据手册）而每个CMOS反相器的基本结构如下图所示（具体参考文章【逻辑门（1）】）：每个逻辑非门（Gate）由三个反相器串联组成，如下图所示（芯片为什么会这样设计可参考文章“逻辑门”）：上图中，CI表示芯片信号引脚的输入电容（Input capacitance），CL表示输出负载电容（Output Load capacitance）。对于每一级反相器，后一级反相器的输入电容CI即作为前一级开关的输出负载电容，当然，反相器开关本身也会有一定的输出寄生电容，它们也包含在CL内，一个逻辑非门（包含三个反相器）的所有等效负载电容就是内部逻辑阵列开关在切换时需要向电源VDD索取能量的来源（换言之，开关切换时需要对这个等效负载电容进行充放电操作），这个逻辑阵列开关等效电容在数据手册中通常用CPD（power dissipation capacitance per gate）表示，如下图所示 ：注意：在这个数据手册中，CPD是一个逻辑非门（Per Gate）的开关等效电容。在74HC04芯片中，CPD就相当于是CL1、CL2、CL3的等效电容（不一定是简单的相加），而CL4取决于芯片外接负载，因此，我们也可以将电路等效如下图所示：有人问：这个公式怎么来的？权威么？我书读得少，不要骗我！数据手册中有呀，如下图所示：上图中的公式分成了两个部分，但结构是一模一样的，前面一部分与我们给出的公式是相同的，表示芯片内部逻辑阵列开关等效负载电容CPD的功耗，而后一部分与芯片外接负载CL有关（也称之为等效IO开关电容），输出引脚IO连接有多少个负载，就将相应负载电容CL的功耗全部计算起来，如下图所示：有人问：输入电容CI就不计算进去吗？乖乖，对于芯片输出引脚连接的负载而言，负载的输入电容CI就是引脚的等效负载电容CL呀，输出负载连接（并联）越多，则等效负载电容CL就越大，消耗的功率也就越大，如下图所示：一般而言，CL（CI）值是总是相对容易找到的，数据手册中通常都会有，因为输出连接什么负载你肯定是知道的，但CPD却不一定在数据手册能查得到，因此，我们在计算芯片的功耗时可能会分为芯片内与芯片外两个部分。最基础的数据计算方法我们已经知道了，有两种方法可以估算旁路电容的最小容量：第一种计算方法思路：逻辑阵列开关等效电容（CPD）需要获取足够的电荷能量，那芯片的旁路电容的容量必定不能比芯片总CPD更小，通常旁路电容的容量比芯片总CPD大25～100倍，我们称其为旁路电容倍乘系数（bypass capacitor multiplier，这里取个中间数50），由于74HC04包含六个逻辑非门，从数据手册上也可以查到CPD约为21pF，因此，芯片总CPD应为21pF×6=126pF，再考虑到50倍的旁路电容系数，旁路电容的容量必须要大于126pF×50=6.3nF。以上计算的是芯片输出未连接负载的情况，假设反相器后面并接了10个逻辑非门（CMOS门电路的扇出系数一般为20～25），则此时等效电路如下图所示：对于门1 来说，此时芯片的输出负载电容CL=10×CI=10×7pF=70pF，对于整个系统而言，这个CL也可以算是门1的逻辑阵列开关等效电容，因为从图上可以看出，它消耗的是门1的电源能量（而不是门2～门11），这样根据上述同样的算法，门1外接旁路电容的容量至少应为（21pF+70pF）×50=4.55nF，当然，这只是一个逻辑非门的计算结果，如果芯片中其它5个非门也是同样的负载连接，则需要的旁路电容容量至少应为4.55nF×6=27.3nF，在考虑到电路设计裕量情况下，我们可以直接选择100nF的旁路电容。那功耗PD计算的意义在哪里？前面我们是走了狗屎运，芯片够简单，所以数据手册里提供了CPD的具体值，但更多的应用场合下是没有办法直接获取这个值的，我们看看更大规模集成芯片的情况。大规模逻辑芯片的旁路电容容量的计算原理也是大体一致的，逻辑阵列开关每秒钟转换的次数至少会以百方来计算（MHz），我们以ALTERA公司FPGA CYCLONE IV芯片来计算一下外接负载时负载电容（不包括内部逻辑开关阵列等效电容CPD，为什么？下面会提到）所消耗的功率。假设IO供电电源电压VCCIO为3.3V，时钟频率为100MHz，负载数量为30个（也就是输出外接了负载的IO引脚），输出引脚的平均负载电容为10pF，则旁路电容的容量至少应为：10pF×30×50=15000pF=15nF。对于FPGA之类的大规模集成芯片，内核电压VCCINT或IO电压VCCIO都会有多个，如果计算某一个电源引脚所需的旁路电容的容量，还需要除以这些电源引脚的个数，如下图所示：不同封装芯片的VCCIO数量是不一样的，F256/U256（BGA）封装有20个，而E144（QFP）封装只有12个，但是FPGA的VCCIO是按BANK来供电的（就是VCCIO后面带的那个数字，数字相同表示BANK相同，不了解FPGA的读者不必深究），不应该直接除了这个总数，如果这30个连接的负载分布在2个BANK，对于E144封装每个BANK约有2个VCCIO电源，仅需要除以数量4就行了，因此，单个电源引脚所需要的旁路电容容量应至少约为3.75nF。我们可以用灭火的水龙头来理解：当芯片只有一个电源引脚时，相当于灭火的水龙头只有一个，而芯片有多个电源引脚时，相当于灭火的水龙头有多个，在火灾危害程度相同的情况下，需要灭火的用水量是一定的，因此，对于有多个水龙头的情形而言，单个水龙头需要的用水量需求就少了，当然，总的用水量肯定是一样的，亦即总的旁路电容值是不会变化的。上面只是计算芯片外接负载时需要的旁路电容容量，那如何计算内部逻辑阵列等效电容呢？没办法直接去计算，除非知道具体的CPD的值（前面我们是走运），但是这个值通常是不提供的，因为这个值会随实际电路逻辑规模的大小与功能而有很大的不同，那就没有办法了吗？NO！我们可以用测量仪器实际测量出FPGA芯片在具体逻辑功能应用时所消耗的动态功率PD，或使用配套的功耗分析软件进行功耗的计算，总而言之，芯片逻辑阵开关等效电容的功耗PD的值总是可以获取出来的，再根据之前的功耗计算公式反推出CPD，如下所示：27.8nF已经不小了，再乘上50倍旁路电容的倍数，则旁路电容的总容量至少应为27.8nF×50=1390nF=1.39uF,因此，动态功耗越大的芯片需要在旁边放置更多的旁路电容就是这个道理。下一节我们介绍另外一种估算旁路电容最小容量的方法，你会发现两种方法的计算结果是惊人的相似，么么哒～～本文由百家号作者上传并发布，百家号仅提供信息发布平台。文章仅代表作者个人观点，不代表百度立场。未经作者许可，不得转载。电子制作站百家号最近更新：简介:发布原创且实用的电子类技术文档作者最新文章相关文章当前位置： >
用增大行逆程电容容量来防治高压打火的方法不可取
&&& 当CRT彩电出现高压打火，比如高压帽放电打火，在确认电源＋B正常后，更换高压帽，为了预防再发生打火，往往增大逆程电容容量（如额外再加一只电容，或者把某只电容换成容量更大的电容），笔者认为这种增大行逆程电容容量来治疗和预防高压打火的方法欠妥，请看以下几个维修实例。
&&& 例1：一台TCL 21228型彩电，原来是高压打火，经别人维修后出现彩色镶边，类似显像管老化。
& 笔者拆开机壳，只见高庄帽已经换新，可能是显像管老化或加速电压变低，或灯丝电压变低。
&&& 测＋B为105V，正常。给显像管灯丝外加电源。测三个阴极发射能力均正常，再看行输出变压器上的加速极旋钮和聚焦旋钮原封未动。用示波器测得灯丝波形如图1所示。波形周期为64&s（ A常），波形幅度为20Vp-p（偏低，正常应在23V-p以上），逆程时间为13&s（不正常，正常时应为12&S），比正常时多1&s。既然灯丝电压波形的幅度降低，同时逆程时间变大，很有可能是行逆程电容、行S校正电容、行偏转线圈出问题。仔细检查，发现电路板背面额外焊有一只1500pF/2kV行逆程电容，将这只电容去掉，通电试机，画面＋分鲜艳，故障排除，但高压帽周边有&嘶嘶&放电声。将高压帽取下，发现高压金属钩附近很脏，用酒精清洗后烘干，然后涂上硅橡胶，安上高压帽，再通电试机，高压帽不再放电，一切正常。此时再测灯丝电压波形，波形幅度为23Vp-p，逆程时间恢复为12&s、均为正常值，故障已经彻底排除。
&&& 小结：本机原来是高压帽打火放电，而前任维修员只是更换了高压帽，未彻底清洗也没涂硅胶，故高压帽仍然放电，于是前任维修员在原来逆程电容的基础上，额外再加一只1500pF/2kV的逆程电容，来治疗高压打火。逆程电容加大后阳极高压有所降低，同时使加速极电压、聚焦电压、灯丝等电压也有所降低，使电视机出现与显像管老化一样的故障现象。
&&& 例2：一台牡丹CF2112G型彩电，图像较淡，很像显像管老化，本着死马当活马医，对此故障进行排查检修。
&&& 打开机器，发现高压帽和行逆程电容C615被换过，其他元件没有动过的痕迹，机主说一年前因机内有&叭叭&响声，还闻到怪味而维修过。当时修完图像还可以，以后图像越来越暗淡，且开机一会图像才出来。
&&& 接到该机后，测＋B为112V（正常），用示波器测得灯丝波形如图2所示，波形幅度约21Vp-p（偏低），而逆程时间约13.2&s（不正常，正常应为12&s），很可能是后换的行逆程电容C615有问题。仔细观察，该电容为7200pF/2kV，可能容量比原机的大，导致逆程时间过大，因而灯丝波形幅度降低。
&&& 于是查找图纸，查出C615的容量为5600pF，而不是7200pF。用5600pF/2kV电容换下7200pF/2kV电容，测灯丝波形为图2所示，幅度为24Vp-p，逆程时间为12&s，都恢复正常值，但图像却变化不大，仍然暗淡。测三个阴极发射能力，都已老化。更换显像管后故障排除。
&&& 小结：本机因行逆程电容容量被增大使灯丝电压不足，时间一长造成阴极中毒、管子老化，可见灯丝电压偏低，虽只有3Vp-p，却也是致命的。
&&& 实例1和实例2说明：用增大行逆程电容容量的方法来治疗和预防高压打火是不可取的，因为这种方法会导致显像管提前衰老，英年早逝。那么怎样正确对待高压打火呢？笔者认为首先必须找到高压打火的病根，引起高压打火的原因通常只有两个：一是高压超标，一是高压元件绝缘度下降。因此遇到高压打火先查高压是否超标。
&&& 具体做法：先测＋B是否正常，如果偏高，则检修电源；如果正常，则查行逆程电容是否有容量减小，这里建议使用示波器测行脉冲的逆程时间。当测得行频正常时，普通CRT彩电的逆程时间为12&s，倍频高清CRT彩电的逆程时间为6&s，行频为33.75kHz的高清CRT彩电的逆程时间为5.8&s。如果逆程时间变小，说明逆程电容有容量减小现象，应换用同规格的。若确认高压不超标（＋B正常、行逆程时间正常），那么高压打火是高压元件绝缘度下降，应更换，并且做好防潮工作（比如用酒精清洗，烘干、涂硅胶等）。
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耐压，容量相同的电解电容，外观个头却差很大。性能有什么区别？
作者：gezhi　栏目：
耐压，容量相同的电解电容，外观个头却差很大。性能有什么区别？分两次去买了一个型号的电解电容，耐压、容量等参数都一样，可是他们外观大小差很大。这是什么原因？对性能有什么影响？
作者： hq_y 于
22:55:00 发布：
不知道什么原因，以俺的美学观点，喜欢瘦高的，修长好看占PCB小&
作者： yuands 于
23:43:00 发布：
体积大小相差的大吗？&
作者： gezhi 于
22:13:00 发布：
怎么说呢,差距比较大吧!&
作者： stycx 于
23:31:00 发布：
自己测参数吧，看不出来的&
作者： sdmwq 于
12:58:00 发布：
我说两句电容的个头差别大是正常的，但你要看是不是正规厂家出的，目前市场上的电容体积都不一样，原因是生产的成本和工艺不一样，比如日本红宝石的电解就做的很小，但耐压和容量都正常．主要得看你的ＰＣＢ设计要求和成本要求．　　但一定要是正规厂家的，最好不要散装的．
作者： mugenwon 于
18:19:00 发布：
爆炸时威力肯定不同哈哈
作者： NE5532 于
22:01:00 发布：
一般来说，大的纹波电流也大。&
作者： hnly 于
22:01:00 发布：
同样一个问题！我们现在一产品音频线路上所用一钽电容，同一个厂家　同一卷料，却个尺寸不一，尺寸小的颜色很浅，用显微镜一看，结果发现表面很多气泡状．正好我们产品最近出现音频ＯＵＴ　ＰＡＴＨ测试高不良，调换相应声道上的电容后ＯＫ！请问这是否是因为该电容不良所造成？是否是工艺不良？？　
作者： szlfj 于
23:07:00 发布：
弱弱的问一句音频ＯＵＴ　ＰＡＴＨ测试高不良？？？是怎么测试的啊？ 电容用在什么位置的呢？
作者： 爱你无悔 于
15:43:58 发布：
对呀,我们公司是做日本镇流器的,用的是SAM YOUNG的电容,但是产品编号容量都是一样的,谁知道KMG和YXH的相差在那里?快点告诉我~~~我急~~急``````
讨论内容：
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www.dzsc.com 浙ICP证030469号不同电压规格、容量相同的电容，在同样电压下，储存的电量是不是相等？
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yuhu0012离线LV1本网技工积分：25|主题：1|帖子：5积分:25LV1本网技工 19:22:56
新手，请教各位大神！！不同电压规格、容量相同的电容，在同样电压下，储存的电量是不是相等？
假如是同一个厂家的电解电容，容量相同，都是220uf，电压等级不一样，如16V，100V&&，他们在同样电压下，所储存能量，是一样的吗？
我看到一位大神说的 mos管的米勒效应的里面，Cgs容量和Cgd容量跟电容两端的电压相关。 这才产生上述问题，电容容值固定的电容，容值怎么会跟电压大小有关系？ 本帖最后由 yuhu0012 于
16:16 编辑
|hlp330离线LV7版主积分：21756|主题：88|帖子：8158积分:21756版主 19:26:13&不同的电压等级的电容，其容量随着电压的升高的变化也是不一样的，具体的你可以找相关的资料看看。
yuhu0012离线LV1本网技工积分：25|主题：1|帖子：5积分:25LV1本网技工 19:41:04&如果220uf的电容，一个是16v ，另一个是是50v，接入10v电压，他们两个电容容量相同吗？电荷量相同吗？
||hlp330离线LV7版主积分：21756|主题：88|帖子：8158积分:21756版主 21:18:04&这个需要看是什么材质的电容了，一般来说，陶瓷电容的话，容量是不一样的，电荷量自然不一样了。 ||
yuhu0012离线LV1本网技工积分：25|主题：1|帖子：5积分:25LV1本网技工 16:04:17倒数8&假如是同一个厂家的电解电容，容量相同，都是220uf，电压等级不一样，如16V，100V&&，他们在同样电压下，所储存能量，是一样的吗？
我看到一位大神说的 mos管的米勒效应的里面，Cgs容量和Cgd容量跟电容两端的电压相关。 这才产生上述问题，电容容值固定的电容，容值怎么会跟电压大小有关系？
ghsdwf离线LV6高级工程师积分：1059|主题：1|帖子：154积分:1059LV6高级工程师 22:11:50&相同。C=Q/U，能量E=CU*U/2.
hlp330离线LV7版主积分：21756|主题：88|帖子：8158积分:21756版主 22:55:12&问题是C有可能会变的。。。
cdzx11离线LV10总工程师积分：10095|主题：37|帖子：3966积分:10095LV10总工程师 22:57:30&你是不是觉得这个问题实在太简单了，故意让它复杂一点？
hlp330离线LV7版主积分：21756|主题：88|帖子：8158积分:21756版主 23:00:30&看到另外一个帖子，问的就是不同规格的电容，在同样的电压下的容量，想到了这个问题。
cdzx11离线LV10总工程师积分：10095|主题：37|帖子：3966积分:10095LV10总工程师 23:36:54&晕！想的够远的。
其实，除了高介电常数的陶瓷（实际上是压电陶瓷）和结电容之外，绝大部分电容都可以认为是不随电压变化的吧。
通常我们说电容都不会假定它是会变化的，除非特别指出。
yuhu0012离线LV1本网技工积分：25|主题：1|帖子：5积分:25LV1本网技工 16:05:11倒数7&大神你好，
假如是同一个厂家的电解电容，容量相同，都是220uf，电压等级不一样，如16V，100V&&，他们在同样电压下，所储存能量，是一样的吗？
我看到一位大神说的 mos管的米勒效应的里面，Cgs容量和Cgd容量跟电容两端的电压相关。 这才产生上述问题，电容容值固定的电容，容值怎么会跟电压大小有关系？
YTDFWANGWEI离线LV7版主积分：96444|主题：137|帖子：43123积分:96444版主 16:22:01倒数3&你问的问题，跟你看到的东西，风牛马不相及
第一个问题，如果你问的是实际情况，答案是不相等，因为世界上没有完全一样的两个东西。如果是理论，是相等。
第二个问题，人家说的是电容的容值随着电压的变化而变化，而不是电量。至于容量随电压变化，你可以看看MOS管的曲线。
Coming.Lu在线LV7版主积分：43667|主题：38|帖子：14762积分:43667版主 22:21:50&纯理想电容的话，是相等的。
如果考虑电容的特性，那就要看电容具体规格和型号了。
xkw1cn离线LV7版主积分：113232|主题：37498|帖子：52256积分:113232版主 22:28:43&没问题；相等。
离线LV6高级工程师积分：482|主题：7|帖子：53积分:482LV6高级工程师 15:16:34倒数10&1.标称容量相同，但是容量存在误差，所以实际容量不相同是正常的。
2.电容外加电压接近额定电压时，容量会明显下降
||YTDFWANGWEI离线LV7版主积分：96444|主题：137|帖子：43123积分:96444版主 15:47:53倒数9&电容储存的能量公式是什么？0.5C*U*U,储存的电荷是Q=C*U，这里的U都是电容实际电压，跟电容耐压没有任何关系。所以你的问题答案很明显。
yuhu0012离线LV1本网技工积分：25|主题：1|帖子：5积分:25LV1本网技工 16:06:21倒数6&
我看到一位大神说的 mos管的米勒效应的里面，Cgs容量和Cgd容量跟电容两端的电压相关。 这才产生上述问题，电容容值固定的电容，容值怎么会跟电压大小有关系？
YTDFWANGWEI离线LV7版主积分：96444|主题：137|帖子：43123积分:96444版主 16:17:42倒数4&应为你说的这些，电容值是随着电压的变化而变化的。
电子发烧狗666离线LV6高级工程师积分：769|主题：13|帖子：187积分:769LV6高级工程师最新回复 18:29:14倒数1&若是单单对一个电容而言，容值应该是不会随着电压变化的。但是对应到具体情况来看，分析方法是不同的。你说的米勒电容不能把它看作是一个简单的电容来分析，对于MOS而言，我们常说的米勒电容是指Cgd，但我个人理解，从米勒效应的发生原理出发，真正意义上的米勒电容应该是Cgd对应到栅极输入端的一个等效电容，而这个电容会随着电路的不同而有所差异，米勒电容应该会随着Vds的减小而增大。仅供参考！
paojiao离线LV8副总工程师积分：2983|主题：24|帖子：326积分:2983LV8副总工程师 16:10:45倒数5&Q=CU。理论上相等的
鑫越电子离线LV8副总工程师积分：4502|主题：54|帖子：624积分:4502LV8副总工程师 11:43:30倒数2&从理论上来说应该是相等的，
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电容大小不一样能互换吗?
我的无线AP里面的电容爆了，型号是16V，470uf。我没找到和他一样的有个，25V，100uf换上以后启动了一下，就不启动了。是不是电容不行啊！...
我的无线AP里面的电容爆了，型号是16V，470uf。我没找到和他一样的有个，25V，100uf换上以后启动了一下，就不启动了。是不是电容不行啊！
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日月星辰RE棱
来自科学教育类芝麻团
日月星辰RE棱
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参与团队：
1、相同容量的电解电容，高耐压值的可以代替低耐压值的。2、电解电容是电容的一种，金属箔为正极(铝或钽)，与正极紧贴金属的氧化膜(氧化铝或五氧化二钽)是电介质，阴极由导电材料、电解质(电解质可以是液体或固体)和其他材料共同组成，因电解质是阴极的主要部分，电解电容因此而得名。同时电解电容正负不可接错。
采纳数：125
获赞数：585
像母线上的电解电容，理论上来说是越大越好。像你这样的100uF跟470uF差别太大了，有可能导致电源电压波动太大，而且你这个应该是给单片机供电的+5V电源滤波，所以有可能导致单片机的基准电压不准而不能工作。所以建议你换个容量的电解电容。电容如果容量不一样，一般来说不要呼唤，特别是贴片的小容量电容，有可能会损坏机器的。
本回答被提问者采纳
可爱的daivd
来自科学教育类芝麻团
可爱的daivd
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擅长：暂未定制
参与团队：
电容大小不一样（相差较大）不能互换，这样会导致机器损坏（尤其是贴片的小容量电容）注：可以用同等电压以上，容量接近的电容替换，一般不会影响机器
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耐压没什么.容量低了
采纳数：252
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不关电容大小不一样, 还有其它问题
采纳数：352
获赞数：1954
擅长：暂未定制
应该还有其它问题
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