大电容的选择

在电源分配网络中元件的转换常会引起电流的波动，由于电压下降，电流的扰动会导致器件的功能异常。在最大容性负载情况下，大电容既可为电路提供能量储存，又可以给元件提供直流电压及电流，从而为电路提供稳定的最佳电压和电流，以实现对数据、编码及同步控制信号的转换。

一般，在每两个LSI和VLSI器件之间要放一个大电容，另外在下面几处位置也需放置去耦电容。

·电源与PCB的接口处。

·输入电压连接器的最远位置。

·时钟发生电路和脉动敏感器件附近。

·远离直流电压输入连接器的高密元件布置。

·功率损耗电路和元器件的附近。

·自适应卡、外围设备和子电路I/O接口与电路终端连接处。

在储存器阵列中，由于它的状态恢复需要额外的电流，因此，同样需要大电容。多引脚的VLSI、高密度PGA模块基于同样的道理，也需要连接额外的大电容，以保证最大容性负载情况下信号、编码和控制引脚同步地顺利切换。

在使用大电容时，一般以标称电压等于实际需要的额定电压的50％来计算额定电压，从而避免在冲激电压下电容的毁坏。举例而言，如果电压为5V，则应该用额定电压为10V的电容。

如表所示，给出了常见逻辑门器件所需要的去耦电容数目。此表是在最大允许下降电压时，能对电路去噪25％的情况下获得的。表中的数据对标准的CMOS器件而言是相当保守的，这是因为在没有太大压降时，器件的连接线无法提供所需的峰值电流。

表逻辑器件需要的去耦电容数目

利用前面讲述的电容能量储存属性的电流计算公式，可计算被电容消耗的峰值电流。工程实践表明，电容并不是越大越好，过大的电容会消耗大量的电流，对高速电路的输入功率有很高的要求。

应该注意的是，根据以往在低速逻辑器件下获得的经过挑选的电容，并不适用于高速电路中的旁路和去耦。谐振、PCB的放置、引线的电感，以及其他因素都是在选择电容时需要考虑的。

通过下边的方法，可以获得理想的最佳大电容。

（1）如果实际切换频率低于上式中的计算频率f，则电源布线是合理的。若高于f，则需要加电容C bulk。在频率为f，阻抗为Z total时，可通过下式计算出所需的电容值。

例：假设一块安装有400个CMOS器件的PCB，在2ns时钟周期内产生5pF的切换负载，电压源的电感为80nH，计算所需去耦旁路电容的大校

估计最大噪声容限值：ΔV＝0.20v

PCB上常见的大电容值－般为10～100μ F。

通过获得需要去耦的逻辑器件的谐振工作频率，可以得到器件的切换能量，从而能够计算出PCB所需要的射频电流的去耦电容。其中的难点在于必须知道器件引线的电感ESL才能计算谐振频率。实践中，可以利用阻抗分析仪或网络分析仪去测量ESL。但阻抗分析仪是低频仪器，无法测量高频响应。ESL还可以通过已知电容值和寄生振荡频率获得。

（2）假设板上的所有切换器件同时开关，获得了最大的损耗电流，其中包括逻辑交叉产生的电压冲激效应（交叉电流）。

（3）计算允许的最大电源噪声容限ΔV。

（4）判断电路允许的最大共路径阻抗Z cn：

（5）如果使用实心板，则应分配好连接电源和接地层的连接阻抗Z cn。

（6）计算从电源到板之间连接电缆的阻抗Zcable,在电源合理布线的基础上，通过 Z total＝Z cn +Z cable来决定频率。