去耦电容的作用

首先要解释一下耦合，耦合就是互相影响，正如变压器的原边会影响副边，同时副边也会影响原边。比如我们在做高速电路设计的时候，为什么要有那么多去耦电容？到底什么是去耦？到底需要多大的去耦电容呢？为什么是很多个小电容并联而不是用一个大电容（值是一样大的啊）？为什么说小电容要靠近电源管脚而大电容可以远一些？这里的这些问题，涉及到很多信号完整性问题。

那么去耦，就是减少耦合，减少互相影响。其实这里的去耦电容跟滤波电容的意思是一样的。但是为什么要另起一个名字呢？电源分布系统PDS的目标是为每个芯片的电源和地引脚提供恒定可靠范围的工作电压，通常噪声预算的波动小于5%。由于PDS和具体的芯片之间会有许多过孔、封装引线、不同的电源平面等，当高速电路时钟沿到来变化，进行门电路切换等时，由于V=L*di/dt，由于门电路切换非常快，di/dt将会很大，即便是很小的回路电感也会感应出比较大的感应电压，这个就是“地弹”。

另外，变化的电流经过PDS的互连线的阻抗时引起电压降，这个就是“轨道塌陷”。有了这个理论基础之后，我们就可以明确去耦的目的，去耦电容的目的就是为了尽量减小这两种作用对电压的影响。低频时，添加低阻抗的电容来提供电荷补给。高频时，回路电感影响会比较大，所以在电容的摆放位置，容值大小，ESL上的选择要尽量使回路电感低。于争博士在他的书和文章里曾经提到去耦的两种解释，我个人理解上，觉得这两种解释对应的分别是低频和高频两种情况，但本质上都是希望减小PDN上的电压突变，这就是去耦。

如上图所示，一个LDO的输入和输出各加了两个电容，分别是104和10uF。

显然电容是具有滤波的作用，但是这跟模电上的RC、LC、RLC滤波不一样，只有一个C，这样也能滤波的，滤波的频率叫自谐振频率。

上图中，NPO电容的自谐振频率呈V字形，而Z5V电容则呈U字形，说明了NPO电容的滤波特性更好，同时，也最容易滤掉虚线对应的频率（就是自谐振频率）。

此外，电容工作在虚线左边的频率范围内，呈电容的特性，而虚线右边，则呈电感的特性。