芯片电源脚放0.1uF的电容的作用

　　我们在电源滤波电路上可以看到各种各样的电容，100uF、10uF、100nF、10nF不同的容值，那么这些参数是如何确定的？ 数字电路要运行稳定可靠，电源一定要”干净“，并且能量补充一定要及时，也就是滤波去耦一定要好。什么是滤波去耦，简单的说就是在芯片不需要电流的时候存储能量，在需要电流的时候又能及时地补充能量。有读者看到这里会说，这个职责不是DC/DC、LDO的吗？对，在低频的时候它们可以搞定，但高速的数字系统就不一样了。

　　先来看看电容，电容的作用简单来说就是存储电荷。我们都知道在电源中要加电容滤波，在每个芯片的电源脚放置一个0.1uF的电容去耦。但是，怎么有些板子芯片的电源脚旁边的电容是0.1uF的或者0.01uF的，有什么讲究吗？ 要搞懂这个道道就要了解电容的实际特性。理想的电容它只是一个电荷的存储器，即C，而实际制造出来的电容却不是那么简单。分析电源完整性的时候我们常用的电容模型如图1所示。

　　 图1

　　图1中，ESR是电容的串联等效电阻，ESL是电容的串联等效电感，C才是真正的理想电容。ESR和ESL是由电容的制造工艺和材料决定的，没法消除。那这两个东西对电路有什么影响？ESR影响电源的纹波，ESL影响电容的滤波频率特性。 我们知道： 电容的容抗 Zc=1/ωC 电感的感抗 Zl=ωL，ω=2πf 实际电容的复阻抗为： Z=ESR+jωL-1/jωC

　　=ESR+j2πf L-1/j2πf C 可见，当频率很低的时候是电容起作用，而频率高到一定程度电感的作用就不可忽视了；再高的时候电感就起主导作用了，电容就失去滤波的作用了。所以记住，高频的时候电容就不是单纯的电容了。实际电容的滤波曲线如图2所示。

　　图2

　　上面说了，电容的等效串联电感是由电容的制造工艺和材料决定的。实际的贴片陶瓷电容，ESL从零点几nH到几个nH不等，封装越小ESL就越小。 从图2中看出，电容的滤波曲线并不是平坦的，它像一个’V’，也就是说有选频特性。有时候我们希望它越平越好（前级的板级滤波），而有时候希望它越尖越好（滤波或陷波）。

　　影响这个特性的是电容的品质因素Q： Q=1/ωCESR ESR越大，Q就越小，曲线就越平坦；反之ESR越小，Q就越大，曲线就越尖。 通常钽电容和铝电解有比较小的ESL，而ESR大，所以钽电容和铝电解具有很宽的有效频率范围，非常适合前级的板级滤波。也就是说，在DC/DC或者LDO的输入级，常常用较大容量的钽电容来滤波。而在靠近芯片的地方放一些10uF和0.1uF的电容来去耦，陶瓷电容有很低的ESR。 说了那么多，那到底在靠近芯片的管脚处放置0.1uF还是0.01uF？下面列出来给大家参考。

　　所以，以后不要见到什么都放0.1uF的电容，有些高速系统中这些0.1uF的电容根本就起不了作用。

　　编辑：黄飞