芯片电源引脚为什么要加一个100nF电容

在设计电路的时候，常常会在芯片的每个电源引脚就近的放一个100nF的贴片电容，这电容有什么作用呢？今天就来和大家分享一下这个电容的作用以及为什么是100nF。

首先这个芯片电源引脚的100nF的电容一般我们称为旁路电容，也有叫去耦电容的，因为这颗电容的作用比较多，个人觉得叫旁路和去耦电容都没问题，我这里暂且称为旁路电容。这个电容的作用有几个方面：

第一：滤除电源上的高频噪声。

电路中给芯片供电的电源平面一般都有很多高频的噪声，为了使芯片的输入电源干净，所以一般在芯片电源引脚加一个电容滤除电源中的高频噪声。

第二：储能，当负载需要瞬时电流时，电容率先为其提供电流，减小电源产生的波动

第三：给高频信号提供最近的低阻抗回流路径，减少对其它芯片电源的干扰

电流永远是闭合的，从哪里来，就要回到哪里去，不管是电流或者位移电流的形式，高频信号回流选择感抗最低的路径

 

接下来我们来探讨下为什么这个电容常常是100nF。

大家可以看下电容的等效模型，他其实是可看成一个电感，电容然后还有电阻的串联，ESL称为等效电感，ESR称为等效电阻，C为电容的理想容值。

等效的阻抗Z=ESR+jwl+1jwc  其中w=2Πf

那么就有那么一个频率f=f0，使得Z=ESR，这时电容就相当于一个纯电阻，整个电容这时阻抗最小，这个频率f0我们称为电容的谐振频率，当信号频率小于f0时电容呈现容性，电容等效于一个电阻和电容的串联，当信号频率大于f0时电容呈现感性，表现为。电容当作高频滤波或回路时，应该工作在容性的条件下，因为电感对高频信号具有阻碍作用。也就是信号的频率应当小于电容的谐振频率。

下面我们来看下某厂商贴片陶瓷电容ESR随频率的变化曲线

这个是10nF的，最低点就是谐振频率点的ESR，小于谐振频率电容呈容性，大于谐振频率电容呈感性。从图中可以看到这个10nF电容的谐振频率大概是60MHZ；

这个是100nF的，谐振频率大概是15MHZ

这个是1uF的

 

因为我们常用的数字芯片其信号频率基本都在10MHZ以下，所以电源上的干扰或者其自身产生的干扰信号也大概在这个范围，所以我们的常用的经验值一般用100nF的电容，如果器件信号频率比较高我们可以选择容值小点的电容。

电容容值与频率我们可以参考下面的

电容放置的要求

• 尽可能靠近芯片电源引脚；
• 
• 尽量每个电源芯片引脚都有
• 
• 根据芯片的信号频率修改电容的容值，多电容并联时，容值小的越靠近芯片