电容的去耦半径核算

　　电容去耦的一个重要问题是电容的去耦半径。大大都材料中都会说到电容摆放要尽量接近芯片，大都材料都是从减小回路电感的视点来谈这个摆放间隔问题。的确，减小电感是一个重要原因，可是还有一个重要的原因大大都材料都没有提及，那便是电容去耦半径问题。假如电容摆放离芯片过远，超出了它的去耦半径，电容将失掉它的去耦的效果。

　　了解去耦半径最好的方法便是调查噪声源和电容补偿电流之间的相位联系。当芯片对电流的需求发作变化时，会在电源平面的一个很小的部分区域内发作电压扰动，电容要补偿这一电流（或电压），就必须先感知到这个电压扰动。信号在介质中传达需求必定的时刻，因而从发作部分电压扰动到电容感知到这一扰动之间有一个时刻推迟。相同，电容的补偿电流抵达扰动区也需求一个推迟。因而必定形成噪声源和电容补偿电流之间的相位上的不一致。

　　特定的电容，对与它自谐振频率相同的噪声补偿效果最好，咱们以这个频率来衡量这种相位联系。

　　例如：0.001uF陶瓷电容，假如装置到电路板上后总的寄生电感为1.6nH，那么其装置后的谐振频率为125.8MHz，谐振周期为7.95ps。假定信号在电路板上的传达速度为166ps/inch，则波长为47.9英寸。电容去耦半径为47.9/50=0.958英寸，大约等于2.4厘米。

　　设自谐振频率为f，对应波长为L，补偿电流表达式可写为：

　　其间，A是电流起伏，R为需求补偿的区域到电容的间隔，C为信号传达速度。

　　当扰动区到电容的间隔到达L/4时，补偿电流的相位为pi=3.14，和噪声源相位刚好差180度，即彻底反相。此刻补偿电流不再起效果，去耦效果失效，补偿的能量无法及时送达。为了能有用传递补偿能量，应使噪声源和补偿电流的相位差尽或许的小，最好是同相位的。间隔越近，相位差越小，补偿能量传递越多，假如间隔为0，则补偿能量百分之百传递到扰动区。这就要求噪声源间隔电容尽或许的近，要远小于L/4。实践使用中，这一间隔最好控制在L/50~L/40之间，这是一个经历数据。

　　本例中的电容只能对它周围2.4厘米范围内的电源噪声进行补偿，即它的去耦半径2.4厘米。不同的电容，谐振频率不同，去耦半径也不同。关于大电容，由于其谐振频率很低，对应的波长十分长，因而去耦半径很大，这也是为什么咱们不太重视大电容在电路板上放置方位的原因。关于小电容，因去耦半径很小，应尽或许的接近需求去耦的芯片，这正是大大都材料上都会反复强调的，小电容要尽或许近的接近芯片放置。