去耦电容的选择、容值计算和布局布线

旁路、退耦、耦合电容的选取高手和前辈们总是告诉我们这样的经验法则：“在电路板的电源接入端放置一个1〜10^F的电容，滤除低频噪声；在电路板上的电源与地线之间放置一个0.01〜0.1 H 的电容，滤除高频噪声。

”在书店里能够得到的大多数的高速PCB 设计、高速数字电路设计的经典教程中也不厌其烦的引用该首选法则（老外俗称Rule of Thumb ）。

但是为什么要这样使用呢？各位看官，如果你是电路设计高手，你可以去干点别的更重要的事情了，因为以下的内容仅是针对我等入门级甚至是门外级菜鸟。

做电路的人都知道需要在芯片附近放一些小电容，至于放多大？放多少？怎么放？将该问题讲清楚的文章很多，只是比较零散的分布于一些前辈的大作中。

鄙人试着采用拾人牙慧的方法将几个问题放在一起讨论，希望能加深对该问题的理解；如果很不幸，这些对你的学习和工作正好稍有帮助，那我不胜荣幸的屁颠屁颠的了。

（以上有些话欠砍，在此申明以上不是我所写）什么是旁路?旁路（Bypass），在电路中为了改变某条支路的频率特性，使得它在某些频段内存在适当的阻值，而在另一些频段内则处于近似短路的状态，于是便产生了旁路电容的概念。

旁路电容之所以为旁路电容，是因为它旁边还存在着一条主路,而并不是某些电容天生就是用来做旁路电容的，也就是说什么种类的电容都可以用来做旁路电容，关键在于电容容值的大小合适与否。

旁路电容并不是电解电容或是陶瓷电容的专利。

之所以低频电路中多数旁路电容都采用电解电容原因在于陶瓷电容容值难以达到所需要的大小。

使用旁路电容的目的就是使旁路电容针对特定频率以上的信号相对于主路来说是短路的。

如图形式：要求旁路电容需要取值的大小;已知：1、旁路电容要将流经电阻R的频率高于f的交流信号近似短路。

求旁路电容的大小？1 2 f?C12 f ?R2 f ?C 2 f ?R解：旁路电容C的目的就是在频率f以上将原本流经R的绝大多数电流短路; 也即频率为f时，容抗远小于电阻值；当f=1khz，R=1k时，C应该远大于0.16uf。

细述PCB板布局布线基本规则PCB又被称为印刷电路板（PrintedCircuitBoard）,它可以实现电子元器件间的线路连接和功能实现，也是电源电路设计中重要的组成部分。

今天就将以本文来介绍PCB板布局布线的基本规则。

、元件布局基本规则1.按电路模块进行布局，实现同一功能的相关电路称为一个模块，电路模块中的元件应采用就近集中原则，同时数字电路和模拟电路分开;2.定位孔、标准孔等非安装孔周围1.27mm内不得贴装元、器件，螺钉等安装孔周围3.5mm（对于M2.5）、4mm（对于M3）内不得贴装元器件;3.卧装电阻、电感（插件）、电解电容等元件的下方避免布过孔，以免波峰焊后过孔与元件壳体短路;4.元器件的外侧距板边的距离为5mm;5.贴装元件焊盘的外侧与相邻插装元件的外侧距离大于2mm;6.金属壳体元器件和金属件（屏蔽盒等）不能与其它元器件相碰，不能紧贴印制线、焊盘，其间距应大于2mm。

定位孔、紧固件安装孔、椭圆孔及板中其它方孔外侧距板边的尺寸大于3mm;7.发热元件不能紧邻导线和热敏元件;高热器件要均衡分布;8.电源插座要尽量布置在印制板的四周，电源插座与其相连的汇流条接线端应布置在同侧。

特别应注意不要把电源插座及其它焊接连接器布置在连接器之间，以利于这些插座、连接器的焊接及电源线缆设计和扎线。

电源插座及焊接连接器的布置间距应考虑方便电源插头的插拔;9.其它元器件的布置：所有IC元件单边对齐，有极性元件极性标示明确，同一印制板上极性标示不得多于两个方向，出现两个方向时，两个方向互相垂直；10、板面布线应疏密得当，当疏密差别太大时应以网状铜箔填充，网格大于8mil(或0.2mm);11、贴片焊盘上不能有通孔，以免焊膏流失造成元件虚焊。

重要信号线不准从插座脚间穿过;12、贴片单边对齐，字符方向一致，封装方向一致;13、有极性的器件在以同一板上的极性标示方向尽量保持一致。

二、元件布线规则1、画定布线区域距PCB板边W1mm的区域内，以及安装孔周围1mm内，禁止布线;2、电源线尽可能的宽，不应低于18mil;信号线宽不应低于12mil;cpu入出线不应低于10mil(或8mil);线间距不低于10mil;3、正常过孔不低于30mil;4、双列直插：焊盘60mil,孔径40mil;1/4W电阻：51*55mil(0805表贴)；直插时焊盘62mil,孔径42mil;无极电容：51*55mil(0805表贴)；直插时焊盘50mil,孔径28mil;5、注意电源线与地线应尽可能呈放射状，以及信号线不能出现回环走线。

去耦电容的容值计算和布局布线有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。

去耦电容的主要功能就是提供一个局部的直流电源给有源器件，以减少开关噪声在板上的传播， 和将噪声引导到地。

去耦电容的容值计算去耦的初衷是：不论I C对电流波动的规定和要求如何都要使电压限值维持在规定的允许误差范围之内。

使用表达式：C⊿U=I⊿t由此可计算出一个I C所要求的去耦电容的电容量C。

⊿U是实际电源总线电压所允许的降低，单位为V。

I是以A（安培）为单位的最大要求电流；⊿t是这个要求所维持的时间。

x i l i n x公司推荐的去耦电容容值计算方法：推荐使用远大于1/m乘以等效开路电容的电容值。

此处m是在I C的电源插针上所允许的电源总线电压变化的最大百分数，一般I C 的数据手册都会给出具体的参数值。

等效开路电容定义为：C=P/(f U^2)式中：P——I C所耗散的总瓦数；U——I C的最大D C供电电压；f——I C的时钟频率。

一旦决定了等效开关电容，再用远大于1/m的值与它相乘来找出I C所要求的总去耦电容值。

然后还要把结果再与连接到相同电源总线电源插针的总数相 除，最后求得安装在每个连接到电源总线的所有电源插针附近的电容值。

去耦电容选择不同容值组合的原因：在去耦电容的设计上，通常采用几个不同容值（通常相差二到三个数量级，如0.1u F与10u F），基本的出发点是分散串联谐振以获得一个较宽频率范 围内的较低阻抗。

电容谐振频率的解释：由于焊盘和引脚的原因，每个电容都存在等效串联电感（E S L），因此自身会形成一个串联谐振电路，L C串联谐振电路存在一个谐振频率，随着电力的频 率不同，电容的特性也随之变化，在工作频率低于谐振频率时，电容总体呈容性，在工作频率高于谐振频率时，电容总体呈感性，此时去耦电容就失去了去耦的效 果，如下图所示。

因此，要提高串联谐振频率，就要尽可能降低电容的等效串联电感。

电容的容值选择一般取决于电容的谐振频率。

这里再介绍一下电源去耦电路参数的选择：C1的选择： c1=K*I*tr/U,这里假设电源提供电流为I，tr为brust时间，即电压变化稳定前后的时间。

K通常取10，是经验比例。

参数含义见图11。

(粘不上)一般应用时取电容标称值在计算值附近就可以了。

C2的选择：C2为高频陶瓷电容，一般在0.1uF以下取值。

本文来自: 原文网址：/articlescn/basic/0075647.html电源的去耦模电书上讲的去耦大多是讲电源的去耦，就是一个电路的各个单元共用同一电源供电，为了防止各单元之间的耦合，需加去耦电路。

造成耦合的原因有：数字电路——在电平翻转时的瞬间会有较大的电流，且会在供电线路上产生自感电压。

功率放大电路——因电流较大，此电流流过电源的内阻和公共地和电源线路时产生电压，使得电源电压有波动。

高频电路——电路中有高频部分因辐射和耦合在电源上产生干扰。

这些干扰会对同一供电电路中的对电源电压较敏感或精度要求较高的部分，比如微弱小信号放大器、AD转换器等产生干扰，或者相互干扰，严重时使整个电路无法工作。

为了阻止这种干扰，可以加电源去耦电路来解决，一般常用的电源去耦电路有RC或LC电路，要求较高的另加用稳压电路。

你可能对RC或LC去偶的原理不太明白，这里我举个通俗的例子：（不是很确切）有一条流动的水沟，水沟的一端水波动得很厉害，波纹就会传到另一端，为了不让波纹传到另一端，可以在水沟的中间放点稻草，如果你觉得还不够，可以在稻草后面挖个水池，这样在沟的另一端水就会平静多了。

在这里，水的波动相当于电压的波动，稻草相当于电阻或电感（对交流电有阻碍），水池相当于电容（很多人不是把大电容叫做大水塘吗？）。

现在明白了吧？不相同，电源滤波使用的是大容量的电解电容，是用来去除直流电中工频波形（50Hz－100Hz）减小直流电的波动程度，即起平滑波形的作用；去耦电容的容量很小，通常为0.01-0.1uF，是用来滤除电路在工作时产生的高频谐波成分。