圖7

　　當(dāng)電流在瞬間通過器件電源管腳流入器件或者通過地管腳流入地時(shí)，由于器件封裝電感的存在以及電源供給環(huán)路中電感的存在，將會(huì)產(chǎn)生電源擾動(dòng)和地彈噪聲，因此需要在電源管腳附近放置濾波電容以達(dá)到消除電源擾動(dòng)以及地彈噪聲目的。

　　---從上文可知，電源擾動(dòng)和地彈噪聲主要來自于芯片的引腳，由于芯片的輸出阻抗(芯片的電源或者地管腳的輸出阻抗)一般要比電源平面或者地平面的阻抗大得多(如果不是這樣的話，將會(huì)有大量的電源、地噪聲產(chǎn)生)，因此可將芯片看作一個(gè)噪聲源，對(duì)于一塊合理設(shè)計(jì)的電路板而言，無論在什么時(shí)候，當(dāng)噪聲源的阻抗比負(fù)載大得多的時(shí)候，噪聲源可以看作一個(gè)電流源，它將灌入一定量的電流到電源或者地系統(tǒng)中。為了減小電源或者地噪聲，就需要采取措施來減小灌入到電源或者地平面當(dāng)中的電流量。為了切實(shí)做到這一點(diǎn)，理論上需要將電源或者地管腳串聯(lián)一個(gè)阻抗，這個(gè)阻抗必須足夠大，最好比芯片電源地管腳的輸出阻抗還大。但串聯(lián)這樣一個(gè)大的阻抗是不現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)槿绻@樣的話，將會(huì)在芯片內(nèi)部產(chǎn)生更大的地彈噪聲或者電源擾動(dòng)，導(dǎo)致芯片不能夠正常工作。因此正確的做法還應(yīng)該是設(shè)法將噪聲通過低阻抗的回路引到地平面上去。通常的做法是給芯片的電源管腳加旁路電容。下面簡(jiǎn)單的分析了電容的四種放置方式。

圖8

　　如圖7及圖8(a)所示，為旁路電容的一種放置方式。將芯片的地管腳直接通過一個(gè)低阻抗的過孔D(一般過孔的寄生電感約為1～2nH)連接到地平面上，這樣芯片地管腳上的地彈噪聲將通過過孔流入到地平面上，抑制了地彈噪聲對(duì)芯片的影響。芯片的電源管腳通過一小段傳輸線(通常約為50～80mil長(zhǎng)，寄生電感約為1～1.6nH)連接到電容的電源盤墊上，電容的電源盤墊和地盤墊直接通過過孔連接到電源平面和地平面上，這樣電源管腳到地平面之間也將有一條低阻抗的通路，有效的克服了電源管腳上的電源噪聲對(duì)芯片的影響。同時(shí)旁路電容附近的電源層上的噪聲也將通過過孔B、旁路電容、過孔C這樣一條低阻抗通道流入到地平面上，這樣的放置方式有效的抑制了噪聲對(duì)芯片以及電源和其他系統(tǒng)的影響。

　　---如圖8(b)所示，將過孔B放在電容電源管腳和芯片電源管腳之間，這樣將增加通路A的環(huán)路電感，當(dāng)電容和芯片不是位于同一層時(shí)，一般采用這種方式。

　　---如圖8(c)所示，將電容電源管腳處的電源過孔B改打到接近芯片電源管腳A處，這種放置方式類似于上述第二種放置方式，將導(dǎo)致環(huán)路電感的增加，此方式應(yīng)避免。

　　---如圖8(d)所示去掉電容電源管腳和芯片電源管腳之間的傳輸線，而將芯片電源管腳直接通過一個(gè)過孔連接到地平面上，電容電源管腳和芯片電源管腳之間通過大的電源平面連接到一起，這樣通路A包括：兩個(gè)過孔、一個(gè)電源平面、一個(gè)電容，也同樣增加了環(huán)路的電感，而且噪聲將對(duì)電源平面帶來不可預(yù)知的影響，另外還增加了過孔的數(shù)量，減少了板子上的布線面積。此方式也應(yīng)盡量避免。

　　6 結(jié)束語

　　---當(dāng)前數(shù)字系統(tǒng)板級(jí)頻率越來越高，各種EMI問題也越來越嚴(yán)重。合理的選擇和使用旁路電容是消除EMI、獲得電源完整性的一個(gè)關(guān)鍵方面。