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芯片供電引腳為什么要放一個(gè)104電容？

發(fā)布時(shí)間：2023-07-17 00:00:00 瀏覽：967次

很多時(shí)候，我們都會(huì)看到芯片引腳旁邊總會(huì)放一顆104小電容。這顆電容叫高頻旁路電容，一般也叫去耦電容。作用是濾除IC供電電源中的高頻諧波，降低電源中的雜波對(duì)芯片的干擾。

首先來(lái)看看電容，電容的作用簡(jiǎn)單的說就是存儲(chǔ)電荷。我們都知道在電源中要加電容濾波，在每個(gè)芯片的電源腳放置一個(gè)0.1uF的電容去耦。為什么芯片的電源腳旁邊的電容是0.1uF的或者0.01uF的，有什么講究嗎。要搞懂這個(gè)就要了解電容的實(shí)際特性。理想的電容它只是一個(gè)電荷的存儲(chǔ)器，即C。而實(shí)際制造出來(lái)的電容卻不是那么簡(jiǎn)單，分析電源完整性的時(shí)候我們常用的電容模型如下圖所示。

圖中ESR是電容的串聯(lián)等效電阻，ESL是電容的串聯(lián)等效電感，C才是真正的理想電容。ESR和ESL是由電容的制造工藝和材料決定的，沒法消除。那這兩個(gè)東西對(duì)電路有什么影響。ESR影響電源的紋波，ESL影響電容的濾波頻率特性。

我們知道電容的容抗Zc=1/ωC，電感的感抗Zl=ωL,( ω=2πf),實(shí)際電容的復(fù)阻抗為

Z=ESR+jωL-1/jωC= ESR+j2πf L-1/j2πf C?？梢姰?dāng)頻率很低的時(shí)候是電容起作用，而頻率高到一定的時(shí)候電感的作用就不可忽視了，再高的時(shí)候電感就起主導(dǎo)作用了。電容就失去濾波的作用了。所以記住，高頻的時(shí)候電容就不是單純的電容了。實(shí)際電容的濾波曲線如下圖所示。

參見上圖，我們想要的最好的濾波效果是在“谷”底，就是曲線凹進(jìn)去的尖尖，在這個(gè)尖尖的時(shí)候，濾波效果做好，當(dāng)我們的芯片IC內(nèi)部的邏輯門在10-50Mhz范圍內(nèi)執(zhí)行的時(shí)候，芯片內(nèi)部產(chǎn)生的干擾也在10-50Mhz,（比如51單片機(jī)），仔細(xì)看上圖的曲線，0.1uF電容（有兩種，一種是插件，一種是貼片）的谷底剛好落在了這個(gè)范圍內(nèi)，所以能夠?yàn)V除這個(gè)頻段的干擾，但是，當(dāng)頻率很高的時(shí)候（50-100Mhz），就不是那么回事了，這個(gè)時(shí)候0.1uF電容個(gè)濾波效果就沒有0.01uF好了，以此類推，頻率再高，選用的濾波電容的量級(jí)還要變小，參考如下

DC-100K 10uF以上的鉭電容或鋁電解

100K-10M 100nF(0.1uF)陶瓷電容

10M-100M 10nF(0.01uF)陶瓷電容

>100M 1nF(0.001uF)陶瓷電容

所以，以后不要見到什么都放0.1uF的電容，有些高速系統(tǒng)中這些0.1uF的電容根本就起不了作用。

最后要注意，在PCB布局的時(shí)候，104要緊靠芯片并且電源和地回路要最短，否則起不到旁路的效果。參考如下