大家在電路設計當中，在芯片供電引腳的附近一般都會放一顆很小的電容，而且大部分情況下這顆電容的值都是0.1uf，那么問題就來了，這顆電容是干什么用的？為什么是0.1uf？為什么不選容值更大的1uf或者是10uf？
這篇文章作者簡單探討一下這兩個問題。
我們知道電容的作用是濾波，根據這個公式 ：
我們發現電容的濾波效果和正弦波的頻率有關系，一般來說頻率越高，電容的濾波效果也就越好，事實真的是這樣子嗎？作者實際的做一個實驗來驗證，用一臺信號發生器，它最高可以產生頻率是150兆的正弦波，然后配合一臺帶寬為500兆的示波器，給信號發生器的輸出端接入一顆0.1uf的電容，然后讓它分別輸出振幅都是2V但是頻率不同的正弦波，然后用示波器去測量這個點的正弦波幅值，可以看到前面幾組數據都是符合我們認知的，頻率越高正弦波衰減的就越厲害，但是最后一個數據就有問題了，為什么濾波效果反而變差了?
這就是文章要介紹的內容了，事實上電容這個東西在生產的時候不可避免的會引入寄生電感這個參數，那根據電感的公式也可以發現，隨著正弦波頻率的增加，電感的阻抗也會變大，阻礙正弦波流動，也就降低了電容的濾波效果。
我們進一步測試了不同頻率下這顆0.1uf電容的濾波效果，并制作下面圖示，橫坐標是信號發生器輸出振弦波的頻率，縱坐標是示波器測量到的振弦波幅值。
可以看到對于這顆0.1uf的電容來說，它對于20M左右的正弦波，濾波效果是最好的;接下來我又驗證另外一顆1uf的電容，也測量了不同頻率下它的濾波效果。我們會發現對于這顆1uf的電容來說，它對于6Mhz左右的陣型波，濾波效果是最好的，同時也可以發現，至少在這個頻率比較高的區間里，1uf電容的濾波效果是不如0.1uf的電容好。
因為每一個電容的寄生電感這個參數都不一樣，一般來說，因為電容容值越大那寄生電感也就越大，所以一般都是用大電容去濾低頻信號，小電容去濾高頻信號，當然有一些場景也可以用大小電容搭配著一起，這樣不同頻率的正弦波都可以被過濾掉。需要額外說明的是，哪怕都是0.1uf的電容，對于不同品牌不同型號的電容，它們的高頻特性其實也是有細微區別的，作者這次使用的兩顆國產芯聲電容，如果測試其他型號的電容，結果可能會不一樣。現在再回答一開始的第二個問題，答案就比較清楚了，為什么這顆電容是0.1uf，為什么不是1uf或者10uf，其實這并沒有特別硬性的規定。嚴謹的說要根據當前電路的噪聲頻率來選擇合適的電容，只是說 0.1uf的電容基本上可以滿足需求，而且性價比最高，所以大家默認就用0.1uf的電容了。
接下來我們探討第二個問題，這顆電容是干什么用的。大家可能會好奇，這顆電容的作用不就是濾波嗎，不過這個波是從哪里來的？如果是從電源這邊來的，那一般電源的輸出端都會接入足夠多的電容，為什么還要多此一舉額外加一顆電容呢？
事實上放在這個位置的電容，它有特殊的稱呼叫做“退耦電容”。們知道芯片工作時會消耗電流，電流會從電源流出，經過導線進入到芯片，而這個電流的大小，在大部分情況下并不是一個恒定值，它會隨著芯片不同的工作狀態有起起伏伏的波動，在這根導線以及芯片的內部，它是有寄生電感和寄生電阻的，那當變化的電流流過時，即便是原本非常干凈的電壓波形，它也會變得躁動起來，上面會疊加很多的電壓波動，
顯然大家不希望看到這種電壓的波動，一方面它會影響到芯片本身的工作，另一方面它還會讓整個電源變得很臟，影響到其他芯片的工作。所以就需要一顆電容來過濾掉這種電壓的波動，消除它對整個電路產生的影響。
那退耦這個詞中的耦，就是指耦合的意思，指的是電路中的兩個元器件相互影響，那既然這顆電容的存在，消除了元器件的相互影響，所以那就叫做退耦了。
作者：工科男孫老師
文章整理：旗耘智迅PCB
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