印制電路板去耦電容擺放位置分析

宋曉鋒

（上海市可擴展計算與系統重點實驗室（上海交通大學），上海 200240）

李德恒

（高效能服務器與存儲技術國家重點實驗室（浪潮電子信息產業股份有限公司），山東 濟南 250101）

0 引言

開關電源為服務器和存儲電路板設計中的常用電路，為了降低電路中電源噪聲，在用電芯片端會加入去耦電容。理想情況下，去耦電容要盡量靠近芯片放置，且要與芯片用電PIN放在同一層面，以保證去耦效果。隨著芯片引腳設計越來越密集，信號走線越來越多，放置去耦電容的空間越來越有限。如何在有限的空間里，找出合理的去耦電容放置位置，變得尤為重要。

1 電容去耦理論

1.1 電容去耦原理

電容去耦的原理，可以從兩方面來解釋[1]，儲能的角度和阻抗的角度。從儲能的觀點來看，當負載需要瞬間的一個大電流時，開關電源無法滿足瞬間的電流需求，這時負載電壓就會有一個跌落，而如果電路中加有電容，電容儲存的電荷則可以在此時快速供給負載芯片，從而避免了負載電壓大的波動。從阻抗的角度來說，從負載芯片端看，將開關電源模塊及其電容等效為一個阻抗值Z，其計算公式見公式（1），要保證負載電流變化時負載電壓的波動在允許的范圍內，就要設計合理的阻抗Z，一般情況下，Z的數值越小越好。

1.2 PCB寄生電感

一般寄生電感的計算為單純的平面或導體寄生電感，但是對于PCB來說，電源平面附近總有地平面存在，其電感的計算為電源與地的回路電感，根據[2]可知，其計算公式為式（2）。……