เหตุใดวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์ของ PCBA จึงใส่ตัวเก็บประจุ 0.1uF และ 0.01uF สองตัวในวงจรเสมอ

เราต้องเข้าใจว่าทำไมPCBAวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์ใส่ตัวเก็บประจุสองตัวไว้ในวงจร ก่อนอื่น เราต้องเข้าใจแนวคิดเรื่องการบายพาสและการแยกส่วนก่อน

1. บายพาสและการแยกส่วน

ตัวเก็บประจุบายพาสและตัวเก็บประจุแบบแยกส่วนเป็นแนวคิดทั่วไปในวงจร แต่ก็ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะเข้าใจ

เพื่อให้เข้าใจสองคำนี้ เราต้องย้อนกลับไปที่บริบทภาษาอังกฤษ

บายพาส หมายถึง การใช้ทางลัดในภาษาอังกฤษ และในวงจรก็หมายถึงเช่นเดียวกัน ดังแสดงในรูปด้านล่าง

คู่ หมายถึงคู่ในภาษาอังกฤษ ซึ่งขยายไปถึงการจับคู่และการมีเพศสัมพันธ์ หากสัญญาณในระบบ A ทำให้เกิดสัญญาณในระบบ B ก็บอกว่าการมีเพศสัมพันธ์เกิดขึ้นระหว่างระบบ A และ B (Coupling) ดังแสดงในรูปด้านล่าง และการแยกตัวหมายถึงการทำให้การมีเพศสัมพันธ์นี้อ่อนลง

1) บายพาส

หากกำลังถูกรบกวน โดยทั่วไปจะเป็นสัญญาณรบกวนความถี่สูง ซึ่งอาจทำให้ไอซีทำงานไม่ถูกต้อง

เชื่อมต่อตัวเก็บประจุ C1 แบบขนานใกล้กับแหล่งพลังงาน เนื่องจากตัวเก็บประจุเป็นวงจรเปิดเป็น DC และมีความต้านทานต่อ AC ต่ำ

สัญญาณรบกวนความถี่สูงจะไหลกลับสู่พื้นผ่าน C1 และสัญญาณรบกวนที่จะผ่าน IC จะใช้ทางลัดไปยัง GND ผ่านตัวเก็บประจุ ที่นี่ C1 คือบทบาทของตัวเก็บประจุบายพาส

2) การแยกส่วน

เนื่องจากโดยทั่วไปความถี่ในการทำงานของวงจรรวมจะสูง เมื่อ IC เริ่มต้นหรือเปลี่ยนความถี่ในการทำงาน กระแสไฟฟ้าจะผันผวนอย่างมากที่สายไฟ สัญญาณรบกวนนี้จะตอบกลับไปยังกำลังโดยตรงและทำให้เกิดความผันผวน

เชื่อมต่อตัวเก็บประจุ C2 แบบขนานใกล้กับพอร์ตจ่ายไฟ VCC ของ IC เนื่องจากตัวเก็บประจุมีฟังก์ชันกักเก็บพลังงาน จึงสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับ IC ได้ทันที และลดผลกระทบของการรบกวนกระแส IC ที่ผันผวนต่อพลังงาน ที่นี่ C2 มีบทบาทเป็นตัวเก็บประจุแบบแยกส่วน

3. ทำไมต้องใช้ตัวเก็บประจุสองตัว?

กลับมาที่คำถามที่กล่าวไว้ต้นบทความนี้ ทำไมต้องใช้ตัวเก็บประจุ 0.1uF และ 0.01uF สองตัว?

สูตรการคำนวณสำหรับอิมพีแดนซ์ของตัวเก็บประจุและรีแอกแทนซ์แบบคาปาซิทีฟมีดังนี้:

2. บายพาสและแยกส่วนในวงจร

ดังแสดงในรูปด้านล่าง แหล่งจ่ายไฟ DC จ่ายพลังงานให้กับชิป IC และตัวเก็บประจุสองตัวจะรวมอยู่ในวงจร

รีแอคแตนซ์แบบคาปาซิทีฟจะแปรผกผันกับความถี่และค่าความจุ ยิ่งความจุมีขนาดใหญ่และความถี่ยิ่งสูง ค่ารีแอกแตนซ์ของประจุก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น เข้าใจได้ง่ายว่ายิ่งความจุมากเท่าไร ผลการกรองก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น

ดังนั้นด้วยบายพาสตัวเก็บประจุ 0.1uF การเพิ่มตัวเก็บประจุ 0.01uF จึงไม่เสียเปล่าใช่ไหม

ในความเป็นจริง สำหรับตัวเก็บประจุเฉพาะ ตัวเก็บประจุจะเป็นแบบคาปาซิทีฟเมื่อความถี่ของสัญญาณต่ำกว่าความถี่เรโซแนนซ์ในตัวเอง และเป็นอุปนัยเมื่อความถี่ของสัญญาณสูงกว่าความถี่เรโซแนนซ์ในตัวเอง

เมื่อเชื่อมต่อตัวเก็บประจุ 0.1uF และ 0.01uF สองตัวแบบขนาน จะเทียบเท่ากับการขยายช่วงความถี่การกรองให้กว้างขึ้น