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2021-04-17
王璐
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1、常用于电源去耦的元件组合
（1）不同容值的电容组合：
小容值的电容可以滤除电源线上的高频噪声，使电源更加干净，并且负责提供负载的高频电流需求。
大电容同样起到蓄流的作用，响应负载的低频电流需求，滤除电源线上的低频波动。
理论上，对于任意固定频率，容值越大的电容阻抗越小。但由于电容本身也有寄生电感，而且往往容值越大寄生电感越大，在高频处，电容最终都会显现出感性，阻抗随频率的升高而升高。小电容的转折点（下图中的阻抗曲线的最低点）频率值较之大电容更大。所以大电容对高频电流的响应特性没有小电容好。
下图是不同容值电容的阻抗随频率变化的曲线。但是大电容可以响应频率相对较低，电流需求大的电流变化。
（2）不同封装的电容组合：
普遍来说，贴片电容比直插电容的寄生电感小，长宽比小的比长宽比大的封装寄生电感小（同容值，0612的电容比1206电容寄生电感小，高频特性更好）。
（3）不同种类的电容组合：
贴片陶瓷电容：高频特性最好，但容值较小，常用的最大容值为10uF。常用于高频电路的电源滤波去耦。
钽电解电容：高频特性较好，相同体积下可以实现最大的容值。确定是耐压值较低，容易损坏。
铝电解电容：高频特性最差，但是容值最大，可以做到几千微法。常用于电源入板处的滤波和去耦，此处的电容需要有容量大的特点，但对响应速度要求不高。
因此，各种类型的电容在电源去耦中担当的角色一般是这样的：陶瓷电容最靠近芯片，负责提供负载高频的电流需求和噪声过滤，容值一般几nF到几uF之间。钽电容和铝电解电容因为容量大、响应速度较慢，一般用于板级的电源去耦和滤波，或者是大功率电路的电源去耦。当即要求速度，有要求容量的时候一般用多个瓷片电容并联或瓷片电容与钽电容并联。选择钽电容，耐压值要留有一定的裕量，因为电源上电瞬间一般会有一定的过冲，容易损坏钽电容。电源处并联上稳压管或TVS管可以抑制过冲，是很有效的解决办法。（注：各种电容的ESR、ESL等参数之间有差异）
（4）电容和电感、磁珠的组合：
一般的电源去耦只需要去耦电容即可满足实际需求，但对电源质量要求很高的模拟电路等，仅仅使用去耦电容可能效果有限，因为如论并联多少个电容，都只能形成单个极点，响应曲线的滚将速度只有20dB/10倍频。因此，可以在电源线上串联电感或磁珠。这样可以进一步减少电源波动对负载的影响，也能防止一些高噪声的负载通过电源线将噪声耦合到其他敏感的电路上。
2、不同电路中的电源去耦
（1）小功率电路：
模拟电路：
比如信号处理电路，中常用10uF和100nF贴片瓷片电容去耦。有的时候受到电路板空间的限制，可以多个芯片公用一个10uF的电容，但应保证每个芯片的电源引脚处都就近放置一个100nF的电容。
高精度的模拟电路中，经常放置多个容值梯度的电容（如10uF、100nF、1nF并联），保证去耦电容可以过滤很宽频率范围内的电源噪声。并且电源线串联磁珠会进一步减小噪声。
数字电路：
数字电路工作在高速开关状态下，电源电流变化迅速，并且数字信号中有丰富的高频成分，会对电源造成干扰，因此常用100nF的贴片陶瓷电容进行电源去耦。
电路板的电源入板接口处通常放置容值较大的电解或钽电容。此用途为电源滤波。
（2）大功率电路：
大功率的电路的电源去耦（如电机驱动H桥的电源去耦）要用到更大容值的电容，比如470uF甚至几千微法的电解电容，但是除了用电解电容之外，还需要并联上几个瓷片的小电容，提高高频响应特性，过滤MOSFET高速开关因此的电源毛刺。
3、去耦元件的放置原则：
（1）就近原则：
去耦电容应尽可能的靠近芯片的电源引脚。减小去耦电容和芯片之间走线的寄生电感，去耦效果更好。
（2）越小越近的原则：
小容值电容最靠近芯片，然后按照容值递增的原则依次远离芯片（远离是相对的，前提是遵循就近原则）。小电容负责高频响应，应该更靠近芯片缩短响应的时间。并且小电容可以滤除高频噪声，若距离芯片太远，则电容和芯片之间的走线会重新拾取噪声，削弱去噪效果。
（3）电源线先经过去耦电容再连接至芯片引脚：
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