高速PCB中旁路電容的分析
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電源去耦電容放置位置不當將會在印制電路板上產生很大的電流環。為了減少噪聲，在高速印制電路板的設計當中，有一個很重要的原則是：減少信號電流環的面積。過去我們習慣于只考慮電流的流出起點、途徑及終點，而很少去考慮電流的返回路徑。在高頻電路中，通常認為電源和地是等價的，因此電流的流出途徑和返回途徑將形成一個電流環，在這些電流環中，會由于種種原因，例如電容的寄生電感，PCB連線的固有電感等，使得環路的阻抗不為零，這樣電流流經這一環路時將產生電勢差，如果電流是變化的，則將產生輻射，對系統產生干擾。為了給電源濾波，在電路設計中常常要在電源和地之間加上一些旁路電容，在回路中增加旁路電容主要有兩個目的，一是增加環路中存儲電荷的能力，以免瞬間電流過大，產生地彈噪聲。二是適當的放置旁路電容的位置，可為噪聲信號提供就近的地回路，減少電流環路的面積，從而減少了環路的電感。采用了旁路電容的回路中，由于欲濾除的噪聲頻率通常是高頻交流信號，因而這樣的回路仍舊將會對外產生輻射。為了減少這一輻射，我們需要盡可能的降低回路的阻抗，必須合理放置旁路電容的位置。圖4顯示了由于濾波電容放置位置不當產生的大電流環。
圖5為電流環的模型。從電流環模型中我們可以看出，環路中存在寄生電感，它們在高頻狀態下表現為環路的阻抗可導致供給電源產生尖峰，并會輻射電磁波從而干擾系統的其他部分。環路中Ll為電容管腳引線的封裝電感；Lpc為電容管腳到器件電源或者地管腳之間的PCB傳輸線的寄生電感；Lic為器件管腳引線的寄生電感。另外，在前面我們討論過電容本身也是具有寄生電感ESL的。這樣回路的總電感為：L＝2Ll+ 2Lpc+2Lic+ESL。由于環路的寄生電感將會給整個系統帶來電磁干擾，產生電壓尖峰，這個電壓尖峰值同串聯電感之間存在一定的關系.
這里V為最大噪聲電壓尖峰值，△t為瞬態持續時間，△I為器件瞬態電流，△t、△I值可以從器件手冊中查得。例如74HC的瞬態電流典型值Icc為20mA，輸出信號從零上升到Icc或者從Icc下降到零需要的時間為4ns，如果現在我們試圖控制感性噪聲的尖峰在100mV以內，那么由上面的公式我們可以求得串聯電感L的最大值不超過20nH。在PCB板設計時，設計者可以通過以下幾種方式來降低回路電感：選擇寄生電感比較小的電容，降低ESL（不同型號電容的寄生電感值見表1）；盡量使用貼片電容以減小電容引線長，降低Ll值；合理的放置電容，使用電源層或地平面層代替電源或者地傳輸線，減小電源地傳輸線電感Lpc；合理選擇集成器件的封裝，以降低Lic值，比如對于器件ADV478來說，PLCC封裝的寄生電感比DIP封裝的寄生電感要小2nH到3nH。
4 電源擾動及地彈噪聲的產生機理
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