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因?yàn)閿?shù)字電路，所以有大量的數(shù)字電路輸出的“0”“1”翻轉(zhuǎn)導(dǎo)致，需要大量的去耦電容。

圖中開關(guān)Q的不同位置代表了輸出的“0”“1”兩種狀態(tài)。

假定由于電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換，開關(guān)Q接通RL低電平，負(fù)載電容對(duì)地放電，隨著負(fù)載電容電壓下降，它積累的電荷流向地，在接地回路上形成一個(gè)大的電流浪涌。

隨著放電電流建立然后衰減，這一電流變化作用于接地引腳的電感LG，這樣在芯片外的電路板“地”與芯片內(nèi)的地之間，會(huì)形成一定的電壓差，如圖中VG。同樣的對(duì)于電源端，每次信號(hào)翻轉(zhuǎn)，都會(huì)引入了電壓差。

當(dāng)N多的翻轉(zhuǎn)出現(xiàn)的時(shí)候，我們需要運(yùn)用去耦電容，去耦電容可以防止這種噪聲向外傳播，所以我們放一些電容靠近器件的電源管腳。

由于去耦電容一般對(duì)電容器的精度沒(méi)有很嚴(yán)格要求，選用時(shí)可根據(jù)設(shè)計(jì)值，選用相近容量或容量接近的電容器就可以。

實(shí)際的電容存在寄生電感與等效串聯(lián)電阻。由于單個(gè)電容的ESR、ESL相近，他們的阻抗特性也是相近的，單個(gè)電容與多個(gè)特性相同的電容并聯(lián)阻抗特性圖

容值不同的電容

所以在這個(gè)場(chǎng)景中，我們需要一種：

1、1nF~10uF容量，精度要求不高；

2、由于用量比較大（電源管腳比較多），成本比較低、相同容量情況下體積比較小的電容；

3、ESR、ESL比較小的電容。（需要去耦的信號(hào)頻率比較高，并保證去耦效果）

多層片陶瓷電容（MLCC）就顯得非常合適。

如下圖所示：容值越小的去耦電容越靠近電源管腳放置！

容值小的電容，有最高的諧振頻率，去耦半徑小，因此放芯片近一點(diǎn)，容值大的電容，其諧振頻率低，去耦半徑大，可以稍遠(yuǎn)一點(diǎn)，電容的等級(jí)大致遵循10倍關(guān)系，以此在有效頻段出現(xiàn)低阻抗通道。

電源系統(tǒng)的去耦設(shè)計(jì)的一個(gè)原則，就是在需要考慮的頻率范圍內(nèi)，使整個(gè)電源分配系統(tǒng)的阻抗最低。

由于芯片特別是CPU、FPGA、DSP等，多IO、大功率芯片作為電路的核心，這些芯片的電源管腳也比較多，所以去耦電容的用量就比較大。

一般我們芯片由于速率越來(lái)越高，所以接口電平也就越來(lái)越低，導(dǎo)致我們的電路板上會(huì)有多種電壓值的電源，早期數(shù)字電路電源以5V、3.3V為主，現(xiàn)在數(shù)字電路電源越來(lái)越豐富：2.5V、1.8V、1.5V、1.1V、1.0V、0.9V，可調(diào)可控電源等等。所以這些開關(guān)電源的輸入電容和輸出電容也需要大量使用。

在 PCB 布局設(shè)計(jì)中，去耦電容（decoupling capacitors）的放置要求非常講究，尤其是容值較小的去耦電容需要靠近用電器件（如芯片、IC等）。這是基于以下幾個(gè)重要的原因：

1. 去耦電容的作用和頻率特性：

去耦電容的主要作用是濾除電源電壓中的高頻噪聲或脈動(dòng)信號(hào)，提供平穩(wěn)的電壓給敏感的用電器件。電容的作用與頻率密切相關(guān)：

容值越小的電容，頻率響應(yīng)越高：容值小的電容在高頻下表現(xiàn)更好。它能夠快速響應(yīng)高頻噪聲，因?yàn)樗哂休^低的阻抗（Z = 1/(2πfC)），能在高頻信號(hào)上起到更好的去耦作用。

由于高頻信號(hào)的波長(zhǎng)很短，因此小電容需要在盡可能短的距離內(nèi)提供去耦作用，否則信號(hào)會(huì)在電路中傳播較遠(yuǎn)，導(dǎo)致去耦電容的效果降低。

2. 電流路徑和寄生效應(yīng)：

小電容的 ESR 和 ESL 影響較大：小容值電容的等效串聯(lián)電阻（ESR）和等效串聯(lián)電感（ESL）相對(duì)較大，特別是在高頻時(shí)，這些寄生效應(yīng)對(duì)去耦效果有較大影響。如果電容離用電器件較遠(yuǎn)，信號(hào)通過(guò)PCB的寄生電阻和電感時(shí)，電容的去耦效果會(huì)受到衰減，尤其是在高頻區(qū)域。

信號(hào)的傳輸延遲和電流路徑：電流需要通過(guò)PCB的導(dǎo)線、接地平面等，才能到達(dá)電容。如果電容離用電器件太遠(yuǎn)，信號(hào)傳輸路徑就會(huì)增加，導(dǎo)致電流路徑中的噪聲更加嚴(yán)重，電容就難以有效地濾除噪聲。更小的電容尤其需要短的路徑，以便快速響應(yīng)高頻噪聲。

3. 寄生電感和電流傳遞速度：

小電容器由于容值小，其帶寬較寬，因此在高頻下需要更低的電感來(lái)保證有效去耦。如果電容太遠(yuǎn)，PCB導(dǎo)線的電感會(huì)抵消電容器的去耦效果，導(dǎo)致去耦作用大大減弱。

電流在電路板上通過(guò)導(dǎo)線的傳播速度有限，因此容值較小的電容需要直接、快速地與用電器件連接，以減少信號(hào)衰減和延遲。

4. 短路徑能減小噪聲：

在高速電路中，信號(hào)的快速變化容易產(chǎn)生電磁干擾（EMI）或噪聲。為了減少這種噪聲，去耦電容需要盡可能地靠近用電器件，提供低阻抗的電流路徑，確保電源的電壓穩(wěn)定，避免產(chǎn)生高頻噪聲。

容值小的電容可以更有效地應(yīng)對(duì)這些快速的電壓波動(dòng)，離用電器件更近有助于更快響應(yīng)和消除干擾。

總結(jié)：

容值小的去耦電容需要靠近用電器件的原因，歸結(jié)于電容器的工作頻率特性、寄生效應(yīng)、電流路徑和噪聲傳輸?shù)纫蛩亍Ｔ诟哳l應(yīng)用中，電容與用電器件之間的距離越近，去耦效果越好。容值小的電容器需要減少電流路徑中的寄生電感和電阻，才能高效地去除電源噪聲，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。