电容的作用

电容的作用有滤波、耦合、旁路、去耦的功能。请问下：
1、滤波、旁路和去耦有什么区别？
2、滤波、旁路和去耦是指电容并联在电路中吗？耦合是指电容串联在电路中吗？
3、0.1UF的电容（并联）能滤除范围为多少赫兹的信号？0.01UF呢？是不是电容容量越小滤波的频率就越高？
4、在晶振电路中，与晶振连接的电容的容量匹配有什么要求？比如12MHZ的晶振是否一定要用20PF的电容？用软件对此电路进行模拟，振荡输入脚需要输入一个什么波形才能得到稳定的12MHZ的方波输出呢？

问题比较多，希望大虾指点啊~~~感激不尽！

问题补充：三楼说的很详细,非常感谢!第四个问题的后半部分是:晶振+1M欧电阻+2个20PF的电容构成的电路,XTAL1(输入)是什么波形?(XTAL2为12MHZ的方波是吗?)

问题一——滤波：多用于直流电路中，引入滤波电容的原因是要获得平滑稳定的电压，因为电容两端的电压不能突变，所以它能抑制电压的波动，使电压变得平稳光滑。
去耦：也叫退耦，主要作用有两个：1、去除器件之间的交流射频耦合。它能将器件的电源端上瞬间的尖峰、毛刺对地短路掉。理论上，频率越高，需要的去耦电容越小。
旁路：旁路电容的作用是将回路中不需要的交流信号对地短路掉。
问题二——你的说法理论上没有错，但是几乎没有人去这么说。
电容在耦合的时候当然是串联在电路中的，如果它并联在器件之间，那到底是谁和谁耦合？去耦当然是并联在器件的两端，注明：电源端和地线，在具体运用的时候记得电容要尽量靠近电源端，去耦效果好，这是经验。旁路一般是把电阻和电容并联在一起，然后串联在某个回路中，通常这么用。

问题三：这个问题没有具体的答案。很难计算。但理论上肯定是频率越高需要的电容越小的，因为频率越高，电容的容抗越小，电路中的交流干扰成分对地短路的程度越高，也就是衰减越大，这是我们想要的，但在实际的运用中，同样的频率，用0.1uF的电容和用0.01uF的电容效果几乎是一样的，谁也没办法解释，但通常有经验的工程师都喜欢用0.1uF，记住就可以了。

问题四：在晶振两端对地接电容是为了校正时钟波形。晶振和集成电路内部的电路组成震荡器，这两个小电容就是配合这个振荡器工作用的，也可以说是振荡器的一部分。12M的晶振不一定非要用20P的，具体用多大的电容取决于你的芯片，比如51单片机要30pF，AVR单片机要22pF，这个和晶振的频率没有关系的。
问题四后面的那句话没有分析明白，请说的清楚一点，你模拟的电路中有晶振么？有晶振的话就不用任何输入波形，没有的话直接给12M的方波信号源就可以了，但是要在XTAL1和XTAL2中选一个，这两个中肯定有一个可以直接输入外部之中频率，具体哪一个，你需要查一下器件资料，直接用12M方波的信号源接到这个引脚上就可以了。

旁路电容不是理论概念，而是一个经常使用的实用方法，电子管或者晶体管是需要偏置的，就是决定工作点的直流供电条件。例如电子管的栅极相对于阴极往往要求加有负压，为了在一个直流电源下工作，就在阴极对地串接一个电阻，利用板流形成阴极的对地正电位，而栅极直流接地，这种偏置技术叫做“自偏”，但是对（交流）信号而言，这同时又是一个负反馈，为了消除这个影响，就在这个电阻上并联一个足够大的点容，这就叫旁路电容。

去耦电容在集成电路电源和地之间的有两个作用：一方面是本集成电路的蓄能电容，另一方面旁路掉该器件的高频噪声。数字电路中典型的去耦电容值是0.1μF。这个电容的分布电感的典型值是5μH。0.1μF的去耦电容有5μH的分布电感，它的并行共振频率大约在7MHz左右，也就是说，对于10MHz以下的噪声有较好的去耦效果，对40MHz以上的噪声几乎不起作用。1μF、10μF的电容，并行共振频率在20MHz以上，去除高频噪声的效果要好一些。每10片左右集成电路要加一片充放电电容，或1个蓄能电容，可选10μF左右。最好不用电解电容，电解电容是两层薄膜卷起来的，这种卷起来的结构在高频时表现为电感。要使用钽电容或聚碳酸酯电容。去耦电容的选用并不严格，可按C=1/F，即10MHz取0.1μF，100MHz取0.01μF。

一般来说，容量为uf级的电容，象电解电容或钽电容，他的电感较大，谐振频率较小，对低频信号通过较好，而对高频信号，表现出较强的电感性，阻抗较大，同时，大电容还可以起到局部电荷池的作用，可以减少局部的干扰通过电源耦合出去；容量为0.001~0.1uf的电容，一般为陶瓷电容或云母电容，电感小，谐振频率高，对高频信号的阻抗较小，可以为高频干扰信号提供一条旁路，减少外界对该局部的耦合干扰

旁路是把前级或电源携带的高频杂波或信号滤除；去藕是为保正输出端的稳定输出（主要是针对器件的工作）而设的“小水塘”，在其他大电流工作时保证电源的波动范围不会影响该电路的工作；补充一点就是所谓的藕合：是在前后级间传递信号而不互相影响各级静态工作点的元件

有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。去耦电容的主要功能就是提供一个局部的直流电源给有源器件，以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地。

从电路来说，总是存在驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大，驱动电路要把电容充电、放电，才能完成信号的跳变，在上升沿比较陡峭的时候，电流比较大，这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流，由于电路中的电感，电阻（特别是芯片管脚上的电感，会产生反弹），这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声，会影响前级的正常工作。这就是耦合。

去耦电容就是起到一个电池的作用，满足驱动电路电流的变化，避免相互间的耦合干扰。

旁路电容实际也是去耦合的，只是旁路电容一般是指高频旁路，也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。高频旁路电容一般比较小，根据谐振频率一般是0.1u，0.01u等，而去耦合电容一般比较大，是10u或者更大，依据电路中分布参数，以及驱动电流的变化大小来确定