电磁干扰EMI第一个知识点，去耦电容的应用，那首先要介绍一下去耦电容的应用背景，这个背景就是电磁干扰，也就是传说中的EMI。
1、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，实际上这就是“静电放电”现象，也称之为ESD。
2、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、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。
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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，后边我们要一点点的了解。这些问题大家不要认为是小问题，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，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，电量却很小，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。而且，即使不损坏，在2、3里边介绍的两种现象，也严重干扰到我们正常使用电子设备了。
基于以上的这些问题，就诞生了电磁兼容(EMC)这个名词。这节课我们仅仅讲一下去耦电容的应用，电磁兼容的处理在我们今后设计电路，对PCB画板布局中应用尤为重要，那是后话，暂且不说。
2 去耦电容的应用首先我们来看图3-1。
 
图3-1 去耦电容应用
左边这张图，过了保险丝以后，接了一个470uF的电容C16，右边这种图，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。
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，容易冲坏花花草草的。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。我们一整套电路，后级的电子器件功率大小、电流大小也不一样，器件工作的时候，电流大小不是一直持续不变的。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150mA了，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流释放一下，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。这种电容常用的有以下三种：
图3-2 铝电解电容
 
图3-3 钽电容
图3-4 陶瓷电容
这三种电容是我们常用的三种电容，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，这里暂且不说。我们板子上现在用的是第一种，只要在符合条件的情况下，第一种470uF的电容不到一毛钱，同样的耐压和容值，第二种和第三种可能得1块钱左右。
电容的选取，第一个参数是耐压值的考虑。我们用的是5V系统，电容的耐压值要高于5V，一般推荐1.5倍到2倍即可，有些场合稍微高于也可以。我们板子上用的是10V耐压的。第二个参数是电容容值，这个就需要根据经验来选取了，选取的时候，要看这个电容起作用的这块系统的功率消耗情况，如果系统耗电较大，波动可能比较大，那么容值就要选大一些，反之，可以小一些。
刚开始同学们设计电路也模仿别人，别人用多大自己也用多大，慢慢积累。比如咱上边讲电容作用二的时候，电流从100mA突然增大到150mA的时候，其实即使加上这个电容，电压也会轻微波动，比如从5V波动到4.9V，但是只要我们板子上的器件在电压4.9V以上也可以正常工作的话，这点波动是没有问题的，但是如果不加或者加的很小，电压波动比较大，有些器件就会工作不正常了。但是如果加的太大，占空间并且价格也高，所以这个地方电容的选取多参考经验。
第二个电容，容值较小，是0.1uF，也就是100nF，是用来滤除高频信号干扰的。比如ESD，EFT等。有一点大家要清楚，我们初中学过电容可以通交流隔直流，但是电容的参数对不同频率段的干扰的作用是不一样的。这个100nF的电容，是我们的前辈根据干扰的频率段，根据板子的参数，根据电容本身的参数所总结出来的一个值。也就是说，以后大家在设计数字电路的时候，在电源处的去耦高频电容，直接用这个0.1uF就可以了，不需要去计算。
还有一点，就是大家看我们的电路图可以看出来，通常在电路中可能瞬间电流较大的地方，会加一个大电容，比如在1602液晶左上角的那个，靠近了单片机的VCC以及1602液晶背光的VCC，起到稳定电压的作用，在左上角电机和蜂鸣器位置有一个，也是起到稳定电压的作用。还有在所有的IC器件的VCC和GND之间，都会放一个0.1uF的高频去耦电容，特别在布板的时候，这个0.1uF电容要尽可能的靠近IC，尽量很顺利的将这个IC的VCC和GND连到一起，这个大家先了解，细节以后再讨论。
3 三极管在数字电路中的应用三极管在我们数字电路和模拟电路中都有大量的应用，在我们开发板上也用了多个三极管。在我们板子上的LED小灯部分，就有这个三极管的应用了，图3-5的LED电路中的 Q16就是一个PNP型的三极管。
图3-5 LED电路 |
