看了很多關於旁路電容和去藕電容的文章，有代表性的如下：

 

1. 退耦電容的選擇和應用

2. 十說電容

3. 關於旁路電容和耦合電容

4. 關於旁路電容的深度對話

 

duiyuyishangdewenzhang
，woshihenpeifude，woanzhaotamendesilubawentituiyanhekaozhengleyixia
，cankaoleyixieshuju，zijituidaoyixiadianrongmoxingdezukangquxian
，shituzuodejiushirangwentigengmingxianyixie。dasuanbazhegewentifenchenglianggebufen
，diyigejiushiyuanlishangquyanzheng，diergejiushicongshijideliziqutuiyan。

 

先看看此類電容的應用場合：

 

 

根據以上電路來說，由一個電源驅動多個負載
，如果沒有加任何電容，每個負載的電流波動會直接影響某段導線上的電壓。

 

瞬間衝擊電流的產生原因

 

1.容性負載

 

來分析一下數字電路的電流波動，數字電路的負載並不是純阻性的，如果負載電容比較大，數字電路驅動部分要把負載電容充電、放fang電dian，才cai能neng完wan成cheng信xin號hao的de跳tiao變bian，在zai信xin號hao上shang升sheng沿yan比bi較jiao陡dou峭qiao的de時shi候hou
，電dian流liu比bi較jiao大da
，對dui於yu數shu字zi芯xin片pian來lai說shuo，新xin派pai驅qu動dong部bu分fen電dian流liu會hui從cong電dian源yuan線xian上shang吸xi收shou很hen大da的de電dian流liu
，由you於yu線xian路lu存cun在zai著zhe的de電dian感gan，電dian阻zu（特別是芯片管腳上的電感
，會產生反彈）
，這種電流相對於正常情況來說實際上就是一種噪聲，會影響前級的正常工作，下圖反應了工作情況

 

 

2.輸出級控製正負邏輯輸出的管子短時間同時導通，產生瞬態尖峰電流

 

 

PMOS和NMOS同時導通的時候出現的電流尖峰。

 

電壓塌陷噪聲

 

我們考慮數字電路內部結構一般由兩個Mosguanzucheng，weilebianyufenxi
，womenjiashechushishikechuanshuxianshanggediandedianyahedianliujunweiling。xianzaiwomenfenxishuziqijianmoushikeshuchucongdidianpingzhuanbianweigaodianping，zheshihouqijianjiuxuyaocongdianyuanguanjiaoxishoudianliu（上麵一個分析的是容性負載，現在考慮的是阻性負載）。

 

 

從低到高（L=>H）

 

在時間點T1，高邊的PMOS管導通，電流從PCB板上流入芯片的VCC管腳
，流經封裝電感L.vcc
，通過PMOS管和負載電阻最後通過返回路徑。電流在傳輸線網絡上持續一個完整的返回時間
，在時間點T2結束。之後整個傳輸線處於電荷充滿狀態，不需要額外流入電流來維持。

   

當電流瞬間湧過L.vcc時，將在芯片內部電源和PCB板上產生一個電壓被拉低的擾動。該擾動在電源中被稱之為同步開關噪聲（SSN）或Delta I噪聲。

 

從高到低（L=>H）    

   

在時間點T3
，我們首先關閉PMOS管（不會導致脈衝噪聲，PMOS管一直處於導通狀態且沒有電流流過的）。同時我們打開NMOS管

，這時傳輸線
、地平麵、L.gnd以及NMOS管形成一回路，有瞬間電流流過開關NMOS管
，這樣芯片內部至PCB地節點前處產生參考電平被抬高的擾動。該擾動在電源係統中被

 

稱之為地彈噪聲（Ground Bounce）。

   

實際電源係統中存在芯片引腳
、PCB走線
、電源層、底層等任何互連線都存在一定電感值，就整個電源分布係統來說來說，這就是所謂的電源電壓塌陷噪聲。

 

去藕電容和旁路電容    

  

去藕電容就是起到一個小電池的作用

，滿足電路中電流的變化，避免相互間的耦合幹擾。關於這個的理解可以參考電源掉電，Bulk電容的計算，這是與之類似的。 

  

旁路電容實際也是去藕合的，隻是旁路電容一般是指高頻噪聲旁路
，也就是給高頻的開關噪聲提高一條低阻抗泄防途徑。

  

所(suo)以(yi)一(yi)般(ban)的(de)旁(pang)路(lu)電(dian)容(rong)要(yao)比(bi)去(qu)藕(ou)電(dian)容(rong)小(xiao)很(hen)多(duo)，根(gen)據(ju)不(bu)同(tong)的(de)負(fu)載(zai)設(she)計(ji)情(qing)況(kuang)，去(qu)藕(ou)電(dian)容(rong)可(ke)能(neng)區(qu)別(bie)很(hen)大(da)
，當(dang)旁(pang)路(lu)電(dian)容(rong)一(yi)般(ban)變(bian)化(hua)不(bu)大(da)。關(guan)於(yu)有(you)一(yi)種(zhong)說(shuo)法(fa)“旁路是把輸入信號中的幹擾作為濾除對象，而去耦是把輸出信號的幹擾作為濾除對象，防止幹擾信號返回電源”
，我(wo)個(ge)人(ren)不(bu)太(tai)同(tong)意(yi)，因(yin)為(wei)高(gao)頻(pin)信(xin)號(hao)幹(gan)擾(rao)可(ke)以(yi)從(cong)輸(shu)入(ru)耦(ou)合(he)也(ye)可(ke)以(yi)從(cong)輸(shu)出(chu)耦(ou)合(he)，去(qu)藕(ou)的(de)掉(diao)電(dian)可(ke)以(yi)是(shi)負(fu)載(zai)激(ji)增(zeng)的(de)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)也(ye)可(ke)以(yi)是(shi)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)源(yuan)的(de)突(tu)變(bian)，因(yin)此(ci)我(wo)個(ge)人(ren)覺(jiao)得(de)怎(zen)麼(me)區(qu)分(fen)有(you)點(dian)糾(jiu)結(jie)。

 

電容模型分析

   

ruguodianrongshilixiangdedianrong，xuanyongyuedadedianrongdangranyuehaole，yinweiyuedadianrongyueda
，shunshitigongdianliangdenengliyueqiang，youciyinqidedianyuanguidaotaxiandezhiyuedi，dianyazhiyuewending。danshi
，shijidedianrongbingbushilixiangqijian，yinweicailiao
、封裝等方麵的影響，具備有電感、電阻等附加特性；尤其是在高頻環境中更表現的更像電感的電氣特性。

 

我們這裏使用的電容一般是指多層陶瓷電容器（MLCC），其qi最zui大da的de特te點dian還hai是shi由you於yu使shi用yong多duo層ceng介jie質zhi疊die加jia的de結jie構gou
，高gao頻pin時shi電dian感gan非fei常chang低di
，具ju有you非fei常chang低di的de等deng效xiao串chuan聯lian電dian阻zu，因yin此ci可ke以yi使shi用yong在zai高gao頻pin和he甚shen高gao頻pin電dian路lu濾lv波bo無wu對dui手shou。

 

關於其特性分析和分類可以參考以前的文章：

 

Surface Mounted Capacitor(表貼電容) Ps:大部分是英文的
，我有空把它翻譯整理過來。

 

電容模型為

 

 

等效串聯電阻ESR：由電容器的引腳電阻與電容器兩個極板的等效電阻相串聯構成的。當有大的交流電流通過電容器


，ESR使電容器消耗能量(從而產生損耗)，由此電容中常用用損耗因子表示該參數。

 

等效串聯電感ESL：由電容器的引腳電感與電容器兩個極板的等效電感串聯構成的。

 

等效並聯電阻EPR：電容器泄漏電阻
，在交流耦合應用
、存儲應用(例如模擬積分器和采樣保持器)以及當電容器用於高阻抗電路時，Rp是一項重要參數
，理想

 

電容器中的電荷應該隻隨外部電流變化。然而實際電容器中的EPR使電荷以RC時間常數決定的速度緩慢泄放。

 

 

通過上述參數，我們可以知道得到電容阻抗曲線

 

我找了Murata的電容做了對比

 

1000pF 0402

 

100nF 0603

 

 

實shi際ji電dian容rong的de阻zu抗kang是shi如ru圖tu所suo示shi的de網wang絡luo的de阻zu抗kang特te性xing，在zai頻pin率lv較jiao低di的de時shi候hou

，呈cheng現xian電dian容rong特te性xing，即ji阻zu抗kang隨sui頻pin率lv的de增zeng加jia而er降jiang低di
，在zai某mou一yi點dian發fa生sheng諧xie振zhen，在zai這zhe點dian電dian容rong的de阻zu抗kang等deng於yu等deng效xiao串chuan聯lian電dian阻zuESR。在諧振點以上，由於ESLdezuoyong
，dianrongzukangsuizhepinlvdeshenggaoerzengjia

，zheshidianrongchengxiandiangandezukangtexing。zaixiezhendianyishang，youyudianrongdezukangzengjia，yinciduigaopinzaoshengdepangluzuoyongjianruo，shenzhixiaoshi。dianrongdexiezhenpinlvyouESL和C共同決定

，電容值或電感值越大
，則諧振頻率越低，也就是電容的高頻濾波效果越差。

 

ESL首先和電容的封裝直接相關的，封裝越大，ESL也越大。因此我們並聯三個電容以上對於濾除噪聲來說並不是很明顯的。這裏有個問題，我們甚至希望可以得到0402的0.1uF的電容


，但是這個是比較難得，因為封裝越小，操作電壓和容值都是有限製的
，所以理智的做法就是用兩個電容。

 

通過曲線我們發現
，如果我們隻是考慮1MHz以內的噪聲的時候
，在大多數情況下，旁路電容的規則可以簡化為隻用0.1 μF電容旁路每一個芯片。不過我們要選擇0603的MLCC的(de)電(dian)容(rong)，而(er)且(qie)要(yao)注(zhu)意(yi)電(dian)路(lu)布(bu)局(ju)。如(ru)果(guo)我(wo)們(men)沿(yan)著(zhe)電(dian)路(lu)板(ban)上(shang)的(de)電(dian)流(liu)路(lu)線(xian)，可(ke)以(yi)發(fa)現(xian)電(dian)路(lu)板(ban)銅(tong)線(xian)上(shang)存(cun)在(zai)電(dian)感(gan)。在(zai)任(ren)何(he)電(dian)流(liu)路(lu)徑(jing)上(shang)的(de)電(dian)感(gan)與(yu)該(gai)路(lu)徑(jing)的(de)閉(bi)環(huan)麵(mian)積(ji)呈(cheng)正(zheng)比(bi)。因(yin)此(ci)，當(dang)你(ni)圍(wei)繞(rao)一(yi)個(ge)區(qu)域(yu)對(dui)元(yuan)器(qi)件(jian)進(jin)行(xing)布(bu)局(ju)時(shi)，你(ni)需(xu)要(yao)把(ba)元(yuan)器(qi)件(jian)緊(jin)湊(cou)地(di)布(bu)局(ju)（為了使電感為最低）。

 

 

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