摘要：搞電子的不知道小夥(huo) 伴有沒有被問到過，芯片附近放置的電容是多少？當你回答說是0.1uF，當你心裏暗自慶幸還好自己知道的時候，麵試官突然又問道為(wei) 什麽(me) 選取0.1uF？想必此時不少小夥(huo) 伴都會(hui) 想到，我看別人都是這麽(me) 畫的，官方推薦也是這麽(me) 幹的，如果你是這麽(me) 回答，那麵試官是不會(hui) 滿意的。

怎麽(me) 回答才算是牛X呢？電路設計的每一個(ge) 器件可以說是都不是沒有根據的隨便選型，隻是可能到你手裏之後，已經經過多方驗證，是成型的原理圖，參數不需要修改，所以關(guan) 注的也少。回歸正題，接下來分析分析，上麵提到的，為(wei) 什麽(me) 是0.1uF電容，而不是1uF、10uF......

一、電容模型本質

先來看看電容，電容的作用簡單的說就是存儲(chu) 電荷。我們(men) 都知道在電源中要加電容濾波，在每個(ge) 芯片的電源腳放置一個(ge) 0.1uF的電容去耦。等等，怎麽(me) 我看到有些板子芯片的電源腳旁邊的電容是0.1uF的或者0.01uF的，有什麽(me) 講究嗎。要搞懂這個(ge) 道道就要了解電容的實際特性。理想的電容它隻是一個(ge) 電荷的存儲(chu) 器，即C。而實際製造出來的電容卻不是那麽(me) 簡單，分析電源完整性的時候我們(men) 常用的電容模型如下圖所示。

果果小師弟original

圖中ESR是電容的串聯等效電阻，ESL是電容的串聯等效電感，C才是真正的理想電容。ESR和ESL是由電容的製造工藝和材料決(jue) 定的，沒法消除。那這兩(liang) 個(ge) 東(dong) 西對電路有什麽(me) 影響。ESR影響電源的紋波，ESL影響電容的濾波頻率特性。

電容的容抗

電感的感抗

實際電容的複阻抗為(wei)

可見當頻率很低的時候是電容起作用， 而頻率高到一定的時候電感的作用就不可忽視了，再高的時候電感就起主導作用了。電容就失去濾波的作用了。所以記住，高頻的時候電容就不是單純的電容了。

電容阻抗-頻率曲線圖

二、旁路和去耦

旁路電容(Bypass Capacitor)和去耦電容(Decoupling Capacitor)這兩(liang) 個(ge) 概念在電路中是常見的，但是真正理解起來並不容易。要理解這兩(liang) 個(ge) 詞匯，還得回到英文語境中去。

1、Bypass

Bypass在英語中有抄小路、旁路的意思，在電路中也是這個(ge) 意思，如下圖所示。

couple在英語中是一對的意思，引申為(wei) 配對、耦合的意思。如果係統A中的信號引起了係統B中的信號，那麽(me) 就說A與(yu) B係統出現了耦合現象(Coupling)，而Decoupling就是減弱這種耦合的意思。

2、Decoupling

Couple 一對，一雙。動詞引申為(wei) 配對，連接的意思。如果係統A中出現的事物(信號)引起了係統B中一事物(信號)的出現，或者反過來，那麽(me) 我們(men) 就說係統A與(yu) 係統B出現了耦合(Coupling)。Decoupling退耦即減弱這種耦合。

果果小師弟original

三、電路中的旁路和去耦

如下圖中，直流電源Power給芯片IC供電，在電路中並入了兩(liang) 個(ge) 電容。

果果小師弟original

1、旁路

如果Power受到了幹擾，一般是頻率比較高的幹擾信號，可能使IC不能正常工作。

在靠近Power處並聯一個(ge) 電容C1，因為(wei) 電容對直流開路，對交流呈低阻態。

頻率較高的幹擾信號通過C1回流到地，本來會(hui) 經過IC的幹擾信號通過電容抄近路流到了GND。這裏的C1就是旁路電容的作用。

2、去耦

由於(yu) 集成電路的工作頻率一般比較高，IC啟動瞬間或者切換工作頻率時，會(hui) 在供電導線上產(chan) 生較大的電流波動，這種幹擾信號直接反饋到Power會(hui) 使其產(chan) 生波動。

在靠近IC的VCC供電端口並聯一個(ge) 電容C2，因為(wei) 電容有儲(chu) 能作用，可以給IC提供瞬時電流，減弱IC電流波動幹擾對Power的影響。這裏的C2起到了去耦電容的作用。

四、為(wei) 什麽(me) 要用2個(ge) 電容

回到本文最開始提到的問題，為(wei) 什麽(me) 要用0.1uF和0.01uF的兩(liang) 個(ge) 電容？

電容阻抗和容抗計算公式分別如下：

容抗與(yu) 頻率和電容值成反比，電容越大、頻率越高則容抗越小，對交流電的阻礙作用就越小。可以簡單理解為(wei) 電容越大，濾波效果越好。那麽(me) 有了0.1uF的電容旁路，再加一個(ge) 0.01uF的電容不是浪費嗎？

實際上，對一個(ge) 特定電容，當信號頻率低於(yu) 其自諧振頻率時呈容性，當信號頻率高於(yu) 其自諧振頻率時呈感性。當用0.1uF和0.01uF的兩(liang) 個(ge) 電容並聯時，相當於(yu) 拓寬了濾波頻率範圍。

兩(liang) 種方式組合濾波

實際電路中我們(men) 需要去耦的頻率範圍會(hui) 比較寬，因此一個(ge) 電容搞不定，那怎麽(me) 辦呢？我們(men) 經常有兩(liang) 種方法來解決(jue) ，一種是使用一個(ge) 大電容和一個(ge) 小電容並聯，還有一種是使用多個(ge) 相同的電容並聯。

以下是正點原子開發板上麵的一些模塊芯片的電路，可供參考。

五、電容選型建議

所以，以後不要見到什麽(me) 都放0.1uF的電容，有些高速係統中這些0.1uF的電容根本就起不了作用。