电容在PCB的作用是什么？我们应该怎么放置是最优方法

BGA类供电电源的种类繁多，所以很多时候需要在一个电源平面上布置多个电平的电源。当在一个平面上布置多个电源时，需要进行电源平面的分割。进行电源平面分割时，为保证电源平面与地平面形成电容平面，进行有效的耦合，应尽可能使各个电源平面的边界形状规则，面积尽可能大

，在PCB电源平面的分割。电源平面的分割方式要简洁合理，分割区域的大小满足载流能力。因为不同电压平面之间有一定的爬电距离，所以同一电源平面内，相邻的不同压值的电源平面电压值差值越大，爬电距离越大。正确的分割线宽度一般应大于0.2mm（8mii），像BGA类IC，区域小的分割线需特殊考虑，如BGA内部，一般推荐:1.27mmBGA引脚间距的分割线宽度习0.635mm;1.0mmBGA引脚间距的分割线宽度>0.508mm（25mil）;0.8mmBGA引脚间距的分割线宽度乡0.254mm（10mil）;0.5mmBGA引脚间距的分割线宽度>0.2032mm(8mil)。

在PCB的设计中，去耦电容的合理使用(包含电容的类型、数量和PCB上布局的位置)能够有效滤除电源中包含的噪声，达到电源完整性设计的目标。

 PCB上去耦电容的种类包含铝电解电容、固态电容、钽电容和陶瓷电容等;根据封装的大小可分为C1206、C0805、C0603、C0402和C01005等。电容的去耦根据摆放位置及IC封装可以分为电源引脚去耦和电源平面去耦。电容的摆放位置是根据电容的容值大小确定的。因为电容的去耦作用是有一定的距离要求的，即去耦半径问题，所以如果电容距离IC的摆放距离超出电

容的去耦半径，则电容将失去去耦的作用。大电容的去耦半径大，小电容的去耦半径小，因此小电容应距离IC的供电引脚尽可能近，大电容距离IC的供电引脚可适当远些。电容的去耦是电容对IC瞬态电流需求的补偿，电容要对IC所需要的瞬态电流进行补偿就必须感知这一需求。由电容的谐振特性知道，当所需补偿的瞬态电流的频率与电容的谐振频率一致时，电容的去耦效果最好。根据波动特性，当去耦电容与IC供电需求之间的距离小于λ/4时，去耦电容能够较好地补偿IC所需要的瞬态电流，在实际应用中，去耦电容与IC供电引脚之间的距离最好控制在λ/40—λ/50”。由电容的谐振频率特性知小容量小封装电容的谐振频率高，相应的波长短，大容量大封装电容的谐振频率低，相应的波长长，因此小电容容量的去耦半径小于大电容容量的去耦半径。

对于电容的安装，首先要提到的就是安装距离。容值最小的电容，有最高的谐振频率，去耦半径最小，因此放在最靠近芯片的位置。容值稍大些的可以距离稍远，最外层放置容值最大的。但是，所有对该芯片去耦的电容都尽量靠近芯片.

还有一点要注意，在放置时，最好均匀分布在芯片的四周，对每一个容值等级都要这样。通常芯片在设计的时候就考虑到了电源和地引脚的排列位置，一般都是均匀分布在芯片的四个边上的。因此，电压扰动在芯片的四周都存在，去耦也必须对整个芯片所在区域均匀去耦。

在安装电容时，要从焊盘拉出一小段引出线，然后通过过孔和电源平面连接接地端也是同样。这样流经电容的电流回路为电源平面->过孔->引出线->焊盘->电容->焊盘->引出线->过孔->地平面，

放置过孔的基本原则就是让这一环路面积最小，进而使总的寄生电感最小。下面有几种过孔放置方法。下面小北分析下电容过孔扇  出的方式

第一种方法从焊盘引出很长的引出线然后连接过孔，这会引入很大的寄生电感，一定要避免这样做，这时最糟糕的安装方式。

第二种方法在焊盘的两个端点紧邻焊盘打孔，比第一种方法路面积小得多，寄生电感也较小，可以接受。

第三种在焊盘侧面打孔，进一步减小了回路面积，寄生电感比第二种更小，是比较好的方法。

第四种在焊盘两侧都打孔，和第三种方法相比，相当于电容每一端都是通过过孔的并联接入电源平面和地平面，比第三种寄生电感更小，只要空间允许，尽量用这种方法。

第五种方法在焊盘上直接打孔，寄生电感最小，但是焊接是可能会出现问题，是否使用要看加工能力和方式。

推荐使用第三种和第四种方法。

需要强调一点:有些工程师为了节省空间，有时让多个电容使用公共过孔。任何情况下都不要这样做。尽量想办法优化电容组合的设计，减少电容数量。

由于印制线越宽，电感越小，从焊盘到过孔的引出线尽量加宽，如果可能，尽量和焊盘宽度相同。这样即使是0402封装的电容，你也可以使用20mil宽的引出线。

去耦电容一般作如下作用：

1)去旁路器件的高频噪声（在电源和地之间为高频噪声提供低阻抗通路）。一般而言，工作频率越高，电容值越大，则电容的阻抗越小。

2）作ic的储能电容，利用电容充放电原理提供和吸收该ic开门关门瞬间的充放电能。

在实际应用中，数字电路中典型的0.1uf去耦电容有5nh的分布电感，并行共振频率约为7mhz（只对此频率一下的噪声有较好的去耦作用）。而1uf、10uf的电容，平行共振频在20mhz以上，去除高频噪声的效果要好些。在电源进入印制板的地方放置一个1uf或10uf的高频去耦电容往往是有利的，即使是电池供电的系统也需要这种电容。

去藕电容就是起到一个电池的作用，满足驱动电路电流的变化，避免相互间的耦合干扰。

旁路电容实际也是去藕合的，只是旁路电容一般是指高频旁路，也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。高频旁路电容一般比较小，根据谐振频率一般是0.1u，0.01u等，而去耦合电容一般比较大，是10u或者更大，依据电路中分布参数，以及驱动电流的变化大小来确定。