芯片真的在同一封装中需要多个去耦电容值吗？

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这里提出类似的问题：“两个旁路/去耦电容器”规则？但是这个问题是关于并联旁路电容器而没有提到封装尺寸的（但是答案大多是假设并联部件具有不同的封装尺寸），而这个问题具体是关于相同封装尺寸的并联旁路电容器。

我最近参加了一门有关高速数字设计的课程，讲师花了很长时间解释说，电容器的去耦性能几乎完全受其电感的限制，而电感又几乎完全受其尺寸和布局的限制。

他的解释似乎与许多数据手册中的建议相抵触，尽管数据手册中的封装尺寸相同，但它们却建议多个值的去耦电容器。

我相信他的建议是：针对每种封装尺寸，选择可行的最大电容，并尽可能将其放置在最接近的位置，并使用更小的封装。

例如，在莱迪思半导体的原理图中，他们提出以下建议：

470pF 0201
10nF 0201
1uf 0306

Q1：那个470pF电容器真的有帮助吗？

问题2：在0201封装中用一个1uF电容器替换全部三个电容器是否有意义？

问题3：当人们说较高值的电容器在较高的频率下不太有用时，其中的多少归因于电容，多少归因于通常与较大的电容相关的封装尺寸的增加？

pcb-design decoupling-capacitor high-speed

— 火箭磁铁
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不，人们做这一切只是为了娱乐，并花更多的钱在BOM上。

— PlasmaHH

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@PlasmaHH老实说，关于解耦旋涡的误解太多，以至于您的讽刺言论实际上是非常准确的。更准确地说，瓶盖很便宜，并且除了最大容量的产品外，它们的成本与所有产品都不相关，因此人们只会采用“安全”的a弹枪方法。具有讽刺意味的是，有时当使用一系列值时，他们会用脚砸自己，因为它很容易在阻抗中引起反共振尖峰，从而放大噪声。

— jalalipop

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我也完全不同意将其标记为重复的决定。链接的问题不是在询问同一包装中的瓶盖。Rocketmagnet有一点意义，如果您曾经对板进行过PI /去耦分析，则通常会得出相同的结论。

— jalalipop

@jalalipop-感谢您的支持，请您投票重新提出这个问题？

— Rocketmagnet '18 -10-12

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在使用不同电介质的小封装中的大型MLCC电容器也存在问题，该电容器在偏置时会失去电容（去耦时它们总是会偏置）。electronics.stackexchange.com/questions/103785/…有时这很极端（在额定电压下为-80％），这意味着与同一封装中的几个10uF电容相比，使用几个1uF 0805电容可能会更好。

— jpc

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这是我不时想知道自己的问题，但尚未找到答案。我使用LTSpice进行了仿真，以获得某种答案。我随机选择了村田制作所的几个电容器：4.7 µF https://psearch.en.murata.com/capacitor/product/GRM155R61A475MEAA%23.html和100nF https://psearch.en.murata.com/电容器/产品/GRM152B31A104KE19%23.html

我将两个电容的ESL设置为300p，将100nF的ESR设置为30m，将4.7 µF的ESR设置为8m。通过这些值，它们的阻抗似乎与村田公司的图中的阻抗非常匹配。（准确地说，ESL并不完全相同，但是它足够接近，因此我将使用相同的值）

我仅用4.7 µF，4.7 µF + 100 nF和2 x 4.7µF进行了仿真。我在电容器之间添加了1 nH电感，以模拟连接它们的走线。

结果很有趣，但并非意外，添加100 nF可以增加滤波效果，反谐振频率除外。除了不产生反谐振外，再加上4.7 µF具有相同的效果。100 nF在其自谐振频率下工作得更好，但其效果比反谐振的滤波性能下降要小。基于此，我将添加更多更大的电容器。

但是，如果您在30 MHz时遇到噪声问题，那么添加100 nF电容器就很有意义，因为它确实可以很好地过滤该频率。

Q1：那个470pF电容器真的有帮助吗？

在共振频率下。如果在该频率下没有噪声，则不要那么多。

问题2：用0201封装中的单个1uF电容器替换全部三个电容器是否有意义？

添加两个1 µF 0201电容器可能会更好。然后，如果您确实在某个特定频率下遇到麻烦，则可以将其中一个更换为在该频率下具有SRF的电容器。您也可以不组装另一个，但电容器很便宜，所以为什么要打扰。

问题3：当人们说较高值的电容器在较高的频率下不太有用时，其中的多少归因于电容，多少归因于通常与较大的电容相关的封装尺寸的增加？

几乎与包装尺寸有关。当然，较高的SRF会再次提供帮助，但前提是您在该频率有噪声。否则，最好将最大电容加倍。

— 特美
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谢谢，这非常有趣。我想我要做的是，下次我用一些高速组件制造电路板时，我将同时尝试制造商推荐的去耦和我自己的去耦版本，并对两块板进行范围调整。然后，我将结果发布在这里作为答案。

— Rocketmagnet

我期待看到结果。进行测试，以使两个版本中的电容器数量相等。我认为我的模拟关于“越多的电容器越好”是正确的，但有趣的问题是“越多的电容器值越好”

— TemeV

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答案很简单：

0201 没有10nF NP0介电电容器。

这些产品的最大容量约为1nF。因此，要么需要更大的封装，要么必须坚持X7R电介质，该电介质在> 10MHz时表现不佳。

— 扬卡
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阅读所有理论的重复答案，但这是一个很好的经验法则：

较大值的电容器在较高频率下效果较差，当然，较小值的电容器在较低频率下无效。

因此，不同的电容器各自为不同的频带提供稳定。根据您的应用及其在不同频率下产生的“噪声”量，您需要使用具有特定值的电容器来稳定电源总线。

一般规则是至少1-10uF加上100nF，但是上面的示例对于时钟频率高的电路来说似乎很好。对于音频应用，您需要类似的东西，但具有更高的价值，以支持音乐频率对电源总线的要求。

Q1：是的，它可以消除高频振荡和噪声。问题2：不，您可能会遇到高频噪声问题。

PS：小型电容器应放置在最靠近IC引脚的位置，以最小化电容器引脚和IC引脚之间的电感。如果需要，可以将较大值的电容器放置在更远的地方。

— 安德斯·霍尔兹豪森（Andries Holtzhausen）
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我看到了另一个问题，但我认为它不能完全解决我的问题（除非我感到困惑）。

— Rocketmagnet '18 -10-10

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我要说的是：当人们说较高值的电容器在较高的频率下用处不大时，其中多少归因于电容，多少归因于通常与较大电容有关的封装尺寸的增加？

— Rocketmagnet '18 -10-10

这很重要： 实际电容器具有电感和电阻。旁路电容器的目的是快速响应电流瞬变，以保持稳定的电压。串联电感和电阻与该目标相反。

— mike65535 '18 -10-12

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这些都没有回答他的问题。

— jalalipop

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@ mike65535-谢谢。但是，正如我在问题中提到的那样，我刚刚参加了有关高速数字设计的课程。如果我不知道电容器具有电感，那将是相当令人惊讶的。实际上，我想我在问题中提到了电感。在假设我是新手之前，请您仔细阅读我的问题，并提供有关去耦电容器的默认答案。

— Rocketmagnet

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将两种不同类型的电容器（如电解电容器和陶瓷电容器）并联放置，将在更宽的频率范围内提供低阻抗。

电解质具有很大的电感。它们在高频下的阻抗通常不足以绕过芯片。0.01至0.1uF左右的陶瓷电容器通常具有几十兆赫的低阻抗。

我在线性电路中使用运算放大器。如果未正确旁路，则运算放大器会振荡和/或表现出非常差的瞬态响应。我将一块0.1 uF / 50V的陶瓷电容器直接焊接到板底部的芯片的电源引线上。电解电容器根据芯片上的负载要求选择；1至100 uF很常见。电解层应尽可能靠近芯片，但如有必要，通常可接受20-30 mm。

— 埃迪
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这个问题只针对陶瓷旁路电容器及其封装尺寸。应该清楚的是，它与不同类型的电容器无关。

— 埃德加·布朗