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會員注冊摘要：搞電子的不知道小伙伴有沒有被問到過，芯片附近放置的電容是多少？當你回答說是0.1uF，當你心里暗自慶幸還好自己知道的時候，面試官突然又問道為什么選取0.1uF？想必此時不少小伙伴都會想到，我看別人都是這么畫的，官方推薦也是這么干的，如果你是這么回答，那面試官是不會滿意的。
怎么回答才算是牛X呢？電路設計的每一個器件可以說是都不是沒有根據的隨便選型，只是可能到你手里之后，已經經過多方驗證，是成型的原理圖，參數不需要修改，所以關注的也少。回歸正題，接下來分析分析，上面提到的，為什么是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電荷。我們都知道在電源中要加電容濾波，在每個芯片的電源腳放置一個0.1uF的電容去耦。等等，怎么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，有什么講究嗎。要搞懂這個道道就要了解電容的實際特性。理想的電容它只是一個電荷的存儲器，即C。而實際制造出來的電容卻不是那么簡單，分析電源完整性的時候我們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是由電容的制造工藝和材料決定的，沒法消除。那這兩個東西對電路有什么影響。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
實際電容的復阻抗為
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)這兩個概念在電路中是常見的，但是真正理解起來并不容易。要理解這兩個詞匯，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，在電路中也是這個意思，如下圖所示。
couple在英語中是一對的意思，引申為配對、耦合的意思。如果系統A中的信號引起了系統B中的信號，那么就說A與B系統出現了耦合現象(Coupling)，而Decoupling就是減弱這種耦合的意思。
2、Decoupling
Couple 一對，一雙。動詞引申為配對，連接的意思。如果系統A中出現的事物(信號)引起了系統B中一事物(信號)的出現，或者反過來，那么我們就說系統A與系統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，在電路中并入了兩個電容。
果果小師弟original
1、旁路
如果Power受到了干擾，一般是頻率比較高的干擾信號，可能使IC不能正常工作。
在靠近Power處并聯一個電容C1，因為電容對直流開路，對交流呈低阻態。
頻率較高的干擾信號通過C1回流到地，本來會經過IC的干擾信號通過電容抄近路流到了GND。這里的C1就是旁路電容的作用。
2、去耦
由于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，會在供電導線上產生較大的電流波動，這種干擾信號直接反饋到Power會使其產生波動。
在靠近IC的VCC供電端口并聯一個電容C2，因為電容有儲能作用，可以給IC提供瞬時電流，減弱IC電流波動干擾對Power的影響。這里的C2起到了去耦電容的作用。
四、為什么要用2個電容
回到本文最開始提到的問題，為什么要用0.1uF和0.01uF的兩個電容？
電容阻抗和容抗計算公式分別如下：
容抗與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。可以簡單理解為電容越大，濾波效果越好。那么有了0.1uF的電容旁路，再加一個0.01uF的電容不是浪費嗎？
實際上，對一個特定電容，當信號頻率低于其自諧振頻率時呈容性，當信號頻率高于其自諧振頻率時呈感性。當用0.1uF和0.01uF的兩個電容并聯時，相當于拓寬了濾波頻率范圍。
兩種方式組合濾波
實際電路中我們需要去耦的頻率范圍會比較寬，因此一個電容搞不定，那怎么辦呢？我們經常有兩種方法來解決，一種是使用一個大電容和一個小電容并聯，還有一種是使用多個相同的電容并聯。
以下是正點原子開發板上面的一些模塊芯片的電路，可供參考。
| CH340 |
| STM32 |
| MP2359 |
| MPU6050 |
五、電容選型建議
| 頻率范圍/HZ | 電容取值 |
|---|---|
| DC-100K | 10uF以上的鉭電容或鋁電解 |
| 100K-10M | 100nF(0.1uF)陶瓷電容 |
| 10M-100M | 10nF(0.01uF)陶瓷電容解 |
| 100M以上 | 1nF(0.001uF) 陶瓷電容和PCB的地平面與電源平面的電容解 |
所以，以后不要見到什么都放0.1uF的電容，有些高速系統中這些0.1uF的電容根本就起不了作用。
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