Question

关于去耦电容的用法

我在网上看了些关于去耦电容的资料，了解了一些，但还有个问题，资料上说去耦电容是用在电路的输入端，常用的是0.1uF的，我今天看了张电路图，上面电源部分并接着很多0.1uF的电容，我不明白为什么要并好几个，一个不够用吗？为什么不用个大点的电容而用多个并接？并接几个才合适？如图

Answer 1

　　在直流电源回路中，负载的变化会引起电源噪声。例如在数字电路中，当电路从一个状态转换为另一种状态时，就会在电源线上产生一个很大的尖峰电流，形成瞬变的噪声电压。配置去耦电容可以抑制因负载变化而产生的噪声，是印制电路板的可靠性设计的一种常规做法，配置原则如下： 电源输入端跨接一个10～100uF的电解电容器，如果印制电路板的位置允许，采用100uF以上的电解电容器的抗干扰效果会更好。 为每个集成电路芯片配置一个0.01uF的陶瓷电容器。如遇到印制电路板空间小而装不下时，可每4～10个芯片配置一个1～10uF钽电解电容器，这种器件的高频阻抗特别小，在500kHz～20MHz范围内阻抗小于1Ω，而且漏电流很小（0.5uA以下）。
　　对于噪声能力弱、关断时电流变化大的器件和ROM、RAM等存储型器件，应在芯片的电源线（Vcc）和地线（GND）间直接接入去耦电容。 去耦电容的引线不能过长，特别是高频旁路电容不能带引线。 高手和前辈们总是告诉我们这样的经验法则：“在电路板的电源接入端放置一个1～10μF的电容，滤除低频噪声；在电路板上每个器件的电源与地线之间放置一个0.01～0.1μF的电容，滤除高频噪声。”在书店里能够得到的大多数的高速PCB设计、高速数字电路设计的经典教程中也不厌其烦的引用该首选法则（老外俗称Rule of Thumb）。但是为什么要这样使用呢？ 首先就我的理解介绍两个常用的简单概念。 什么是旁路？旁路（Bypass），是指给信号中的某些有害部分提供一条低阻抗的通路。电源中高频干扰是典型的无用成分，需要将其在进入目标芯片之前提前干掉，一般我们采用电容到达该目的。用于该目的的电容就是所谓的旁路电容（Bypass Capacitor）,它利用了电容的频率阻抗特性（理想电容的频率特性随频率的升高，阻抗降低，这个地球人都知道），可以看出旁路电容主要针对高频干扰（高是相对的，一般认为20MHz以上为高频干扰，20MHz以下为低频纹波）。
　　什么是退耦？退耦（Decouple），最早用于多级电路中，为保证前后级间传递信号而不互相影响各级静态工作点的而采取的措施。在电源中退耦表示，当芯片内部进行开关动作或输出发生变化时，需要瞬时从电源在线抽取较大电流，该瞬时的大电流可能导致电源在线电压的降低，从而引起对自身和其他器件的干扰。为了减少这种干扰，需要在芯片附近设置一个储电的“小水池”以提供这种瞬时的大电流能力。 在电源电路中，旁路和退耦都是为了减少电源噪声。旁路主要是为了减少电源上的噪声对器件本身的干扰（自我保护）；退耦是为了减少器件产生的噪声对电源的干扰（家丑不外扬）。有人说退耦是针对低频、旁路是针对高频，我认为这样说是不准确的，高速芯片内部开关操作可能高达上GHz，由此引起对电源线的干扰明显已经不属于低频的范围，为此目的的退耦电容同样需要有很好的高频特性。本文以下讨论中并不刻意区分退耦和旁路，认为都是为了滤除噪声，而不管该噪声的来源。 简单说明了旁路和退耦之后，我们来看看芯片工作时是怎样在电源在卟 扇诺摹N颐墙 ⒁桓黾虻サ?/span>IO Buffer模型，输出采用图腾柱IO驱动电路，由两个互补MOS管组成的输出级驱动一个带有串联源端匹配电阻的传输线（传输线阻抗为Z0）。

Answer 2

小电容的去耦，主要是考虑到有一定高频率，又可能强的干扰，这样就需多个并联使用了，否则，由于容抗的关系，会降低对地释放的速度，从而降低抗干扰的能力

Answer 3

可能因为器件体积与容量的原因 一个0.8微法的放不下 或出于解决分布电感 电阻 超高频应用 去耦才这样做

Answer 4

去耦电容必须保证尽量短的路径（线路板上）这样接的目的，电源供给到哪里，就在哪里接一个去耦电容，另外一个好处是万一哪个电容失效，不会严重影响电路的稳定性。
有的电路设计上完全没有问题，但做成板子后会产生莫名其妙的自激，造成电路无法工作，就是因为线路布局不合理，或者去耦电容的位置不对（尽管电路上没问题）

Answer 5

电容器除了有电容量以外，它还有分布电感，因为微法级别以上的电容器的极板都是用很长的金属箔圈起来制成的，它就类似于一个多匝的线圈，所以就形成了电感效应。去耦电容主要是为了旁路掉工作频段之外的高频信号，而这个分布电感则会阻碍对高频信号的旁路作用。
如果我们把0.4微法的电容分成4个0.1微法的小电容，那么每个电容的分布电感就会大大减小，而且，当我们把这4个小电容并联后，电容量是相加，总容量还是0.4微法，但是分布电感则是相减，其结果是大大小于一个0.4微法大电容的分布电容，就可以更好地起到去耦的作用。