【導讀】碰到過好些電源設計要求里面寫著電源必須從濾波電容進入芯片管腳，也有不少工程師在實際設計中遵守這個規則，我們這次就一起來看看這個規則的實用場合。
PDN頻段分布及電容的濾波頻段限制
PDN各元素的濾波頻段范圍
電容的諧振頻率計算
電容與安裝電感
電容位置
電容的容值選擇，種類與數量
碰到過好些設計要求里面寫著電源必須從濾波電容進入芯片管腳，也有不少工程師在實際設計中遵守這個規則，我們這次就一起來看看這個規則的實用場合。
單、雙面板設計的時候，沒有電源、地平面。電源、地網絡是通過走線來進行連接的，這個時候在設計上要求電源和地先走到濾波電容，然后在進入芯片管腳，具體設計如圖1所示
這時候，PDN也就是電源供電網絡，沒有平板電容。然后芯片的工作頻率一般也不高，工作時電源噪聲的頻率包括諧波一般都不超過100M，電源噪聲主要由各級濾波電容來實現濾除。
但是，現在的設計有什么區別呢？大部分設計采用多層板層疊方式，也就是我們有了專門的電源、地平面了；在大多數的層疊教材中，都會建議在可能的情況下，盡量把電源和地緊鄰在一起，也就是說，我們的電源、地緊耦合形成平板電容；同時系統的工作頻率越來越高，工作時電源噪聲的頻率如果考慮諧波分量的話，動輒幾個G HZ。
那么，在以上幾個變化的設計條件下，如果我們還堅持按照圖2的方式，電源和地網絡通過過孔連接到濾波電容，然后通過濾波電容連接到芯片，這樣的設計存在哪些問題呢？
圖2的設計方式，是假定電容還是主要的濾波元件，限定供電路徑經過電容。但是實際上從圖3我們可以看到，電源供電網絡里面，電源、地之間形成的平板電容，才是板級響應速度最快的濾波元件。我們希望從濾波元件到供電管腳之間的電感盡量小，提高元件濾波的效率。
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我們從兩個角度來理解電源設計的目標。
一個是傳統的儲能角度，另一個是頻域的PDN阻抗角度。
從儲能角度來說，VRM是蓄水池，Buck電容是我們挑回來放在水缸的水，那么板上的小濾波電容就是水瓢，這時候我們先忽略芯片內部的封裝基板電容和Die電容（或者我們把這兩種電容理解為身體內部儲存的水）。那么N年前，當我們身體缺水，口渴的時候，拿著水瓢從水缸舀起水來解渴，如果實在不著急，走到水池邊上埋頭喝水也未嘗不可（那些年，水質干凈，路上不堵，環境好哈）（電源噪聲頻段不高，用電需要的速度-頻率也不是很高）。
可惜好時光的那年已經匆匆而過了。現在環境污染，水質變壞，我們再要喝水，已經不敢喝生水了。VRM成了自來水廠，Bulk電容就是設在小區的水塔，通過自來水管接到我們家里，我們用水壺（小濾波電容）來接水，燒開之后倒在杯子（平板電容）里，口渴的時候，只能用杯子喝水了。當然如果不著急，又想表現豪爽，直接對著水壺喝水也沒問題。
例子不是100%恰當，只是說明一個問題，現在的PDN設計，我們不能忽視電源、地間的平板電容。既然已經是多層板設計，甚至是8層以上（電源、地板間距離較小）設計，這時候還限定電源地用電強制經過濾波電容，已經是不合理了）
圖4是常見的電容與芯片的Fan out設計方案，我們不需要限定用電經過電容到達芯片管腳。而是要求芯片就近打孔到平面，減少芯片與電容和電源、地平面的距離（安裝電感）。簡單來說，把水杯放在辦公桌上隨手可及的地方，口渴了伸手就能喝水。
電源的事情讓無數工程師頭痛，大家想盡辦法來讓電源變得“干凈”，濾波電容設計是其一，還有磁珠隔離等其他手段，我們會一一道來。下一節就是從PDN角度來看電源濾波及電容設計。
