旁路电容（bypass电容）：用于导通或者吸收某元件或者一组元件中交流成分的一种电容。通常交直流中的交流部分被去除，而允许直流部分通过加有旁路电容的元件。 实际上，大多数诸如微控制器（单片机）等的数字电路都是直流电路。这种电路里面的电压水平的变化会造成很多问题。如果电压变化太多，电路可能就会不正常地工作。对大多数情况来讲，纹波电压被认为是交流成分，旁路电容的目的就是要抑制这种交流成分，抑制这种电压噪声。旁路电容的另外一种说法就是滤波电容。 在左边的电路图里面，你可以清楚地看到当使用了滤波电容以后电压噪声的变化情况。注意到两种电压的波动幅度的差别很小（在5到10毫伏）。这个图里面的电压是4.95~5.05V小幅电压。随机的电子噪声造成电压波动，正如图表里面显示那样，这种波动的部分通常被称为“噪声”或者“纹波”。蓝线代表的是没有使用的滤波电容的电压变化，粉红色线是使用了滤波电容了的。纹波电压在几乎所有的直流电路里面都是存在的。在粉红色曲线里面，即使使用了滤波电容以后电压变化幅度变小了，但是“变化”还是存在的，电压还是有纹波噪声。旁路电容的重要功能就是要减小电路里面的纹波的幅值。太大的纹波是极其有害的，使得电路不正常工作。纹波通常又是随机的，当然有时候电路里面其他元器件也会发出噪声。比如继电器和电机经常就能够使电压发生突然的波动，简直就像打破了池塘里面平静的水面一样。其它元器件使用的电流越大，这种纹波噪声的效应也就越明显。 一个常见的问题就是这种小幅的纹波真的就那么值得注意么是啊，电压水平不是足够精确了吗答案取决于你设计的电路类型。如果你的电路只是用来将电机连上一个电池，或着点亮一个LED，那么电路里头的纹波恐怕对你来说并不要紧。但是，如果你在使用数字逻辑门电路，情况恐怕就不是那么简单了，纹波肯定能够给你的电路带来麻烦。 首先让我们来考虑一下纹波电压造成的影响。基础电子理论告诉我们电压是势能的差别所引起的，而电流在这种势能的差别中流过；我们知道电压越高，电流越大；我们还知道电压的方向决定了电流的方向。 看看右边的纹波电压图和纹波电流图的放大图。上面部分是两个纹波电压变化情况，和前一副图相似，蓝色的线代表没有使用旁路电容，另一个是使用了旁路电容了的。沿着该图下面的横轴看，在点2处电压开始上升，而看看下面的纹波电流图，点2处的电流在一个方向有相对较高的幅值，对比一下，点5处电压和电流的方向是相反的。 注意这种有没有旁路电容（bypass电容）时的差别。通过抑制纹波电压，旁路电容同时也抑制了纹波电流。我想说纹波电压图和纹波电流图很清晰地表达了交流成分的产生，也可以看到电压是如何变化的，以及纹波电流是如何改变方向的。即使这是一个DC电路，纹波也引起了交流成分。旁路电容能够减小AC组分。 纹波电流就像电路中的涡流或者回流，随着电压和电流在电路里头的传播，电压差异和电流差异足以工作。比如，我们假定一个与门，其半导体门输入端保持稳定输入而使得输出保持在稳定状态，门电路里在电流沿着一个方向流经一个PN结的时候工作，如果电流停止了流动，晶体管也就关闭或者截止；如果纹波着相反的错误方向流动，门也就时常关闭，你得到的输出也会跟着改变。由于一个门可能与其他许多门连在一的效应会造成严重的错误。 总之，旁路电容是用于在DC电路里头抑制AC成分的电容。通过使用旁路电容，你的DC电路将不会对纹波电压和纹波电流那么感冒。

我们在处理高速差分信号的时候，经常使用交流耦合，也会使用直流耦合，比如PCIExpress我们看到的是交流耦合，早期光模块和芯片之间的LVPECL则更多地使用直流耦合，这篇文章我们不打算讨论什么情况下使用交流耦合，什么情况下使用直流耦合，我们要讨论的是使用交流耦合时需要解决的问题。 很简单的一个问题，交流耦合的电容需要选择多大我们 常见的有0.1uF和0.01uF，可是我们有想过为什么吗为什么不选更大或者更小的今天我们试图来用 简单的方式来解释，我们先使用频域的方式。 频域 以PCIE为例，我们知道PCIE内含8b/10b编码，并且我们知道它的所谓2.5Gbps（PCIE1.0），5Gbps（PCIE2.0），8Gbps（PCIE3.0）速率指的包含了8b/10b后的速率，也就波特率，这一点和以太网不一样，千兆以太网的SGMII接口速率其实1.25Gbps，去除8b/10b后比特率是1000M，所以这里的千兆指的payload速率，而且PCIE的速率指的是加上开销以后的速率。 交流耦合电容 题外话不多说，我们知道8b/10b作用是确保0和1的平衡，使得信号不会出现很长0和很长的1，防止接收端的CDR失锁，也就是去除了信号的低频部分，使得信号的频谱保持在某个频率以上。如图所示经过8b/10b编码后信号的频谱在低频段衰减了8dB。 那么我们怎么去除为什么我们要去除低频，保留高频呢这还得从AC耦合的结构原理说起： 根据上图，我们进一步细化一下模型如下： 我们看到耦合电容和传输线的特征阻抗组成了一个高通的滤波器，如下面的图所示我们需要确保此Highpassfilter的截止频率（绿色线）要低于信号经过8b/10b后的频谱的 点（红色线），因为只有这样才能确保信号的能量完整的通过。