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旁路和去耦电容器放置准则
通常从电源的角度来看电源完整性问题，但是查看IC的输出同样重要。去耦电容和旁路电容旨在补偿PDN上出现的功率波动，从而确保信号电平一致，并在IC的电源/接地引脚上看到恒定电压。我们已经汇编了一些重要的旁路和去耦电容器放置准则，以帮助您在下一个PCB中成功使用这些组件。
两个相关的电源完整性问题
去耦电容器和旁路电容器用于解决两个不同的电源完整性问题。尽管这些电源完整性问题是相关的，但它们以不同的方式表现出来。要注意的第一点是，术语“去耦电容器”和“旁路电容器”在用于电源完整性时是错误的。他们不会解耦或绕过任何东西。它们也不会将“噪音”传递给地面。它们只是随时间推移进行充电和放电，以补偿噪声波动。这些术语将这些电容器的功能称为电源完整性策略的一部分。
首先，考虑去耦电容器。一般说来，去耦电容器的目的是确保电源轨/接地层和接地层之间的电压保持恒定，以抵抗低频电源噪声，PDN上的振铃以及PDN上的任何其他电压波动。当放置在电源和接地平面之间时，去耦电容器与这些平面并联，这会增加总的PDN电容。实际上，它们补偿了平面间电容不足，并降低了PDN阻抗，从而使PDN电压中的任何振铃极小化。
现在考虑使用旁路电容器。它们还旨在在PDN和驱动IC内保持恒定电压，但是它们所补偿的电压在输出引脚和PCB接地层之间。尽管它们放置在电源引脚和IC上的接地之间，但它们执行的功能是不同的，以防止接地反弹。当数字IC切换时，键合线，封装和引脚中的寄生电感会导致驱动器输出和地之间的电压增加。旁路电容器输出的电压指向与地面反弹电压相反的位置，理想情况下，使总电压波动之和为零。
在以上模型中，存在一个闭环，该闭环包括旁路电容器（CB）和IC封装/接地连接上的杂散电感L1。请注意，在输出引脚和接地层之间测量了接地反弹电压 V（GB）。其余的电感都是寄生电容，会影响旁路电容器的响应时间以补偿接地反弹。在理想模型中，旁路电容器看到的电压将补偿开关期间杂散电感器L1产生的接地反弹电压。
旁路电容器放置准则
如果您看一下接地反弹的发生方式，那么应该在哪里放置旁路电容器应该很明显。由于上述电路模型中的寄生电感，应将旁路电容器放置在尽可能靠近电源和接地引脚的位置，以极大程度地减小这些电感。这与您在许多应用笔记和组件数据手册中找到的建议是一致的。
关于寄生电感，还有一个方面需要考虑，那就是如何将连接路由到IC。您应该通过过孔将电容器直接连接到接地层和电源层，而不是从电容器到IC引脚走一条短走线。确保符合此布置中的焊盘和走线间距要求。
为什么会这样呢？原因是接地/电源平面布置（只要这些平面位于相邻层中）将具有非常低的寄生电感。实际上，这是电路板上寄生电感的最低来源。如果您可以将旁路电容器放在电路板的底部，则可以实现更好的布置。
去耦电容器放置准则
确定PDN中所需的去耦电容器的尺寸后，需要将其放置在某处，以确保它可以补偿输入电压波动。实际上，最好使用多个去耦电容器，因为它们将并联排列，并且并联排列将提供较低的有效串联电感。
较早的准则会指出，您可以在板上的任何地方放置去耦电容器。但是，请注意这一点，因为这会增加去耦电容器和目标IC之间的寄生电感，从而增加PDN阻抗和对EMI的敏感性。相反，对于具有快速边沿速率的IC，应将去耦电容器放置在靠近目标IC的位置。下图显示了IC附近的典型旁路和去耦电容器布置。这是高速电路的一种很好配置，因为对于所有信号路径，电容器和IC之间的寄生电感非常低。
小心建模PDN阻抗
请记住，PDN阻抗决定了PDN上任何瞬态电压振铃的大小（在电源和地之间测得）。但是，旁路电容器也连接在电源和地之间，因此它们也是PDN的一部分！旁路和去耦电容器以及寄生电容和电感将共同决定PDN的阻抗谱，从而形成复杂的谐振和反谐振结构。
虽然您可以在线找到一些PDN优化工具，但它们假定所有寄生电路元素均为零，这与实际情况不符。在电路模型中，如何布置去耦/旁路电容器（小到大或大到小）都无关紧要。在实际布局中，寄生因素很重要（如上所述），特别是对于高速/低电平IC。