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

 

對dui於yu以yi上shang的de文wen章zhang，我wo是shi很hen佩pei服fu的de，我wo按an照zhao它ta們men的de思si路lu把ba問wen題ti推tui演yan和he考kao證zheng了le一yi下xia

，參can考kao了le一yi些xie數shu據ju，自zi己ji推tui導dao一yi下xia電dian容rong模mo型xing的de阻zu抗kang曲qu線xian，試shi圖tu做zuo的de就jiu是shi讓rang問wen題ti更geng明ming顯xian一yi些xie。打da算suan把ba這zhe個ge問wen題ti分fen成cheng兩liang個ge部bu分fen

，第di一yi個ge就jiu是shi原yuan理li上shang去qu驗yan證zheng
，第di二er個ge就jiu是shi從cong實shi際ji的de例li子zi去qu推tui演yan。

 

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、fangdian
，cainengwanchengxinhaodetiaobian，zaixinhaoshangshengyanbijiaodouqiaodeshihou，dianliubijiaoda，duiyushuzixinpianlaishuo，xinpaiqudongbufendianliuhuicongdianyuanxianshangxishouhendadedianliu
，youyuxianlucunzaizhedediangan，dianzu（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Mos管guan組zu成cheng

，為wei了le便bian於yu分fen析xi，我wo們men假jia設she初chu始shi時shi刻ke傳chuan輸shu線xian上shang各ge點dian的de電dian壓ya和he電dian流liu均jun為wei零ling。現xian在zai我wo們men分fen析xi數shu字zi器qi件jian某mou時shi刻ke輸shu出chu從cong低di電dian平ping轉zhuan變bian為wei高gao電dian平ping，這zhe時shi候hou器qi件jian就jiu需xu要yao從cong電dian源yuan管guan腳jiao吸xi收shou電dian流liu（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ESL的de作zuo用yong，電dian容rong阻zu抗kang隨sui著zhe頻pin率lv的de升sheng高gao而er增zeng加jia，這zhe是shi電dian容rong呈cheng現xian電dian感gan的de阻zu抗kang特te性xing。在zai諧xie振zhen點dian以yi上shang，由you於yu電dian容rong的de阻zu抗kang增zeng加jia，因yin此ci對dui高gao頻pin噪zao聲sheng的de旁pang路lu作zuo用yong減jian弱ruo，甚shen至zhi消xiao失shi。電dian容rong的de諧xie振zhen頻pin率lv由youESL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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