Tại sao các kỹ sư điện tử PCBA luôn đặt hai tụ điện 0,1uF và 0,01uF trong mạch?

Chúng ta cần hiểu tại saoPCBAcác kỹ sư điện tử đặt hai tụ điện vào mạch điện. Đầu tiên chúng ta cần hiểu khái niệm bypass và tách rời.

1. Bỏ qua và tách rời

Tụ điện rẽ nhánh và tụ điện tách rời là những khái niệm phổ biến trong mạch điện nhưng để hiểu được chúng không phải là điều dễ dàng.

Để hiểu hai từ này, chúng ta phải quay lại ngữ cảnh tiếng Anh.

Bypass có nghĩa là đi tắt trong tiếng Anh và nó cũng có nghĩa tương tự trong mạch điện, như trong hình bên dưới.

Couple trong tiếng Anh có nghĩa là một cặp, được mở rộng sang việc ghép đôi, ghép đôi. Nếu tín hiệu trong hệ thống A gây ra tín hiệu trong hệ thống B thì người ta nói rằng sự ghép nối xảy ra giữa hệ thống A và B (Coupling), như thể hiện trong hình bên dưới. Và việc tách rời có nghĩa là làm suy yếu sự ghép nối này.

1) Bỏ qua

Nếu Nguồn bị nhiễu thì đó thường là tín hiệu nhiễu tần số cao, có thể khiến IC hoạt động không bình thường.

Đấu song song tụ điện C1 gần Nguồn điện, vì tụ điện hở mạch với DC và có điện trở thấp với AC.

Tín hiệu nhiễu tần số cao truyền trở lại mặt đất qua C1 và tín hiệu nhiễu lẽ ra đi qua IC sẽ đi tắt đến GND thông qua tụ điện. Ở đây, C1 đóng vai trò của tụ điện bypass.

2) Tách rời

Do tần số hoạt động của mạch tích hợp thường cao nên khi IC khởi động hoặc chuyển đổi tần số hoạt động, dòng điện dao động lớn sẽ được tạo ra trên dây cấp nguồn. Tín hiệu nhiễu này sẽ phản hồi trực tiếp về Nguồn và khiến nó dao động.

Nối song song tụ điện C2 gần cổng cấp nguồn VCC của IC, vì tụ điện có chức năng lưu trữ năng lượng nên có thể cung cấp dòng điện tức thời cho IC và giảm tác động nhiễu dao động của dòng điện IC đến Nguồn điện. Ở đây C2 đóng vai trò là tụ điện tách.

3. Tại sao lại sử dụng hai tụ điện?

Quay lại câu hỏi được đề cập ở đầu bài, tại sao lại sử dụng hai tụ điện 0,1uF và 0,01uF?

Công thức tính trở kháng của tụ điện và điện kháng của tụ điện như sau:

2. Bỏ qua và tách rời trong mạch

Như thể hiện trong hình bên dưới, bộ nguồn DC cung cấp năng lượng cho IC chip và hai tụ điện được tích hợp vào mạch.

Điện dung điện dung tỷ lệ nghịch với tần số và giá trị điện dung. Điện dung càng lớn và tần số càng cao thì điện kháng điện dung càng nhỏ. Có thể hiểu đơn giản là điện dung càng lớn thì hiệu quả lọc càng tốt.

Vậy với việc bỏ qua tụ điện 0,1uF, việc thêm tụ điện 0,01uF có phải là lãng phí không?

Trên thực tế, đối với một tụ điện cụ thể, nó có tính điện dung khi tần số tín hiệu thấp hơn tần số tự cộng hưởng của nó và mang tính cảm khi tần số tín hiệu cao hơn tần số tự cộng hưởng của nó.

Khi hai tụ điện 0,1uF và 0,01uF được mắc song song, điều đó tương đương với việc mở rộng dải tần lọc.