芯片供电引脚为什么要放一个104电容？
发布日期:2023-07-17
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很多时候，我们都会看到芯片引脚旁边总会放一颗104小电容。这颗电容叫高频旁路电容，一般也叫去耦电容。作用是滤除IC供电电源中的高频谐波，降低电源中的杂波对芯片的干扰。
首先来看看电容，电容的作用简单的说就是存储电荷。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。为什么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下图所示。
图中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，而频率高到一定的时候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下图所示。
参见上图，我们想要的最好的滤波效果是在“谷”底，就是曲线凹进去的尖尖，在这个尖尖的时候，滤波效果做好，当我们的芯片IC内部的逻辑门在10-50Mhz范围内执行的时候，芯片内部产生的干扰也在10-50Mhz,（比如51单片机），仔细看上图的曲线，0.1uF电容 （有两种，一种是插件，一种是贴片）的谷底刚好落在了这个范围内，所以能够滤除这个频段的干扰，但是，当频率很高的时候（50-100Mhz），就不是那么回事了，这个时候0.1uF电容个滤波效果就没有0.01uF好了，以此类推，频率再高，选用的滤波电容的量级还要变小，参考如下
DC-100K 10uF以上的钽电容或铝电解
100K-10M 100nF(0.1uF)陶瓷电容
10M-100M 10nF(0.01uF)陶瓷电容
>100M 1nF(0.001uF)陶瓷电容
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。
最后要注意，在PCB布局的时候，104要紧靠芯片并且电源和地回路要最短，否则起不到旁路的效果。参考如下
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