芯片IC附近为什么放0.1uF的电容？1uF不行吗？

在电源滤波电路中，我们经常看到各种不同容值的电容器，如100uF、10uF、100nF、10nF。那么这些参数是如何确定的呢？

数字电路的稳定运行离不开“干净”的电源，并且电源的能量补充必须及时，这就需要良好的滤波和去耦。所谓滤波和去耦，简单来说就是在数字芯片不需要电流时存储能量，在需要电流时能够及时地释放能量。有些人可能会问，这不是DC/DC转换器、线性稳压器（LDO）的责任吗？确实，在低频情况下，它们可以胜任，但是在高速数字系统中情况就不同了。

首先，让我们来看看电容的作用，简而言之，电容就是用来存储电荷的。在电源中，我们需要加入电容来进行滤波，通常在每个芯片的电源引脚旁放置一个0.1uF的电容进行去耦。但是，为什么有些板子上芯片的电源引脚旁边的电容是0.1uF或者0.01uF呢？这其中是否有什么讲究呢？

要理解这一点，我们需要了解电容的实际特性。理想的电容只是一个简单的电荷存储器，即C，但实际制造出来的电容并不是那么简单。在分析电源完整性时，我们经常使用的电容模型如下图所示。

*图1
*

图1中，ESR是电容的串联等效电阻，ESL是电容的串联等效电感，C才是真正的理想电容。ESR和ESL是由电容的制造工艺和材料决定的，没法消除。那这两个东西对电路有什么影响？ESR影响电源的纹波，ESL影响电容的滤波频率特性。

我们知道：

电容的容抗

Zc=1/ωC

电感的感抗

Zl=ωL，ω=2πf

实际电容的复阻抗为：

Z=ESR+jωL-1/jωC

=ESR+j2πf L-1/j2πf C

可见，当频率很低的时候是电容起作用，而频率高到一定程度电感的作用就不可忽视了；再高的时候电感就起主导作用了，电容就失去滤波的作用了。所以记住，高频的时候电容就不是单纯的电容了。实际电容的滤波曲线如图2所示。

*图2
*

上面说了，电容的等效串联电感是由电容的制造工艺和材料决定的。实际的贴片陶瓷电容，ESL从零点几nH到几个nH不等，封装越小ESL就越小。

从图2中看出，电容的滤波曲线并不是平坦的，它像一个’V’，也就是说有选频特性。有时候我们希望它越平越好（前级的板级滤波），而有时候希望它越尖越好（滤波或陷波）。

影响这个特性的是电容的品质因素Q：

Q=1/ωCESR

ESR越大，Q就越小，曲线就越平坦；反之ESR越小，Q就越大，曲线就越尖。

通常钽电容和铝电解有比较小的ESL，而ESR大，所以钽电容和铝电解具有很宽的有效频率范围，非常适合前级的板级滤波。也就是说，在DC/DC或者LDO的输入级，常常用较大容量的钽电容来滤波。而在靠近芯片的地方放一些10uF和0.1uF的电容来去耦，陶瓷电容有很低的ESR。

说了那么多，那到底在靠近芯片的管脚处放置0.1uF还是0.01uF？下面列出来给大家参考。

所以，以后不要见到什么都放0.1uF的电容，有些高速系统中这些0.1uF的电容根本就起不了作用。

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