电容器在降低同步开关噪声方面起着重要作用,电源完整性设计的重点是如何合理选择和放置这些电容器。各种电容器种类繁多,但无论如何分类,其基本原理都是使用电容器对交变信号处于低阻状态。交变电流的频率f电容器的阻抗越高,电容器的阻抗就越低。旁路电容器的主要功能是为交流信号提供低阻抗去耦电容器的主要功能是为有源设备提供局部直流电源,以减少板上开关噪声的传播,引导噪声到地,加入去耦电容器后电压的纹波干扰将显著减少;滤波电容器通常用于滤波电路。
对于理想的电容器,如果不考虑寄生电感和电阻的影响,就不用担心电容设计。电容值越大越好。然而,实际情况却大不相同。并不是电容器越大,对高速电路越有利。相反,小电容器可以用于高频。
滤波电容器用于过滤电源整流电路中的交流成分。使输出的直流更加光滑。去耦电容器用于放大电路中不需要交流的地方,用于消除自我激励,使放大器稳定工作。当电阻连接时,旁路电容器连接到电阻两端,使交流信号顺利通过。

(1)去耦电容器主要去除高频RF信号干扰和干扰的进入方式是通过电磁辐射进行的。事实上,芯片附近的电容器也储能功能,这是第二位的。您可以将总电源视为水库。我们大楼里的每个家庭都需要供水。此时,水不直接来自水库。距离太远了。当水来的时候,我们已经渴了。实际水来自大楼顶部的水塔。水塔实际上是一个buffer功能。如果从微观上看,高频设备的电流是不连续的,而且频率很高VCC总电源有一段距离,即使距离不长,阻抗频率高Z=i*wL R,线路的电感也会产生很大的影响,导致设备在需要电流时无法及时供应。去耦电容可以弥补这一不足。这就是为什么许多电路板都在高频设备中VCC小电容放置在管脚处的原因之一(在Vcc引脚上通常并联一个去耦电容,使交流重量从电容接地。
(2)开关过程中有源设备产生的高频开关噪声将沿电源线传播。去耦电容的主要功能是向有源设备提供局部直流电源,以减少开关噪声在板上的传播,引导噪声到地。
从高频切换过程中,从高频设备进入配电网络RF能量。去耦电容器还可以为设备提供局部化DC电压源对降低跨板浪涌电流特别有用。
不想要的共模从元件或电缆中转移RF能量。这主要是通过产生的。AC除了基带滤波功能(带宽有限)外,旁路还可以消除无意的能量进入敏感部位。

我们经常可以看到,在电源和地之间连接着去耦电容,它有三个方面的作用:一是作为本集成电路的蓄能电容;二是滤除该器件产生的高频噪声,切断其通过供电回路进行传播的通路;三是防止电源携带的噪声对电路构成干扰。
在电子电路中,去耦电容器和旁路电容器起着抗干扰的作用,电容器的位置不同,名称也不同。对于同一电路,旁路(bypass)电容器以输入信号中的高频噪声为过滤对象,过滤前级携带的高频杂波,去耦(decoupling)电容器,又称退耦电容器,是以输出信号的干扰为过滤对象。
在电路方面,总是有驱动源和驱动负载。如果负载电容器相对较大,驱动电路充电、放电,完成信号跳转,在陡峭的上升边缘,电流较大,因此驱动电流会吸收较大的电源电流,由于电路、电阻(特别是芯片管脚,会产生反弹),电流实际上是一种噪声,会影响正常工作,这是耦合。
去耦电容是为了满足驱动电路电流的变化,避免相互耦合干扰。
旁路电容器实际上是去耦合的,但旁路电容器一般是指高频旁路,即提高高频开关噪声的低阻抗泄漏方式。高频旁路电容器一般相对较小,根据谐振频率一般为0.1u,0.01u等等,去耦电容一般比较大,是10u或更大,根据电路中的分布参数和驱动电流的变化来确定。
去耦和旁路可视为滤波器。去耦电容器相当于电池,以避免电压因电流突变而下降,相当于滤波器。具体容量值可根据电流、预期纹波和工作时间计算。去耦电容器一般很大,对更高频率的噪声基本无效。旁路电容器用于高频,即使用电容器的频率阻抗特性。电容器通常可以被视为一个RLC串联模型。在某个频率下,会发生谐振,电容器的阻抗等于ESR。如果你看电容器的频率阻抗曲线图,你会发现它通常是一个V形状曲线。具体曲线与电容介质有关,因此在选择旁路电容时也应考虑电容介质。一种更安全的方法是增加几个电容。

去耦电容器在集成电路电源和地面之间有两个功能:一方面是集成电路的蓄能电容器,另一方面是设备的高频噪声。数字电路中典型的去耦电容值为0.1μF。该电容分布电感的典型值为5μH。0.1μF去耦电容为5μH其并行共振频率约为7MHz也就是说,对于10,MHz以下噪声具有良好的去耦效果,对40MHz上述噪声几乎无效。μF、10μF并行共振频率为20MHz以上,去除高频噪声的效果更好。每10个集成电路应增加一个充放电电容器或一个蓄能电容器,可选择10个μF左右。最好不要使用电解电容器。电解电容器是由两层薄膜卷起的。这种卷起结构在高频时表现为电感。使用钽电容器或聚碳酸酯电容器。去耦电容器的选择不严格,可按C=1/F,即10MHz取0.1μF,100MHz取0.01μF。