摘要
电源给电路带来的纹波噪声一直是困扰工程师们的一个问题，为了使电源输出的纹波电压尽可能的小，我们该怎么办呢？ 为了使电源输出的纹波电压尽可能的小，通常会在电源的输出端并联一些电容，这些电容称为去耦电容，去耦电容是目前解决电源噪声的主要方法，下面从储能和阻抗的角度来介绍去耦电容减小电源噪声的原理。
一、储能角度
带有去耦电容的供电系统可以等效为图1所示，把电源系统分为电源模块和去耦电容两部分。
 
图1 PDN储能等效电路
1、负载电流稳定
稳态情况下，负载芯片两端的电压是恒定的，因而电容两端的电压也是恒定的，流经电容的电流IC为0，负载电流I0由电源模块提供，此时的电容两端储存了相当数量的电荷，与电容量和两端的电压有关。
2、负载电流变化
当负载电流发生瞬间变化时，负载芯片内部的晶体管电平转换速度极快，必须在极短的时间内为负载芯片提供足够的电流。但是稳压电源无法很快响应负载电流的变化，电流I0不会马上变化满足负载瞬态电流的要求，因此负载芯片感受到的电压会降低。对于电容来说，变化的电压就会产生电流，根据电容上电压和电流的关系可得：
从上式可知，只要电容的容量C足够大，那么只需要很小的电压波动 就能满足负载芯片的电流要求，这样就保证了负载芯片的电压变化在容许的范围内储能电容的存在使负载消耗的能量得到快速补充，因此保证了负载两端电压不会出现太大的波动，此时电容担负的是局部电源的作用。
二、阻抗角度
从阻抗的角度理解去耦电容的作用，能够得到设计去耦电容网络的实用方法，让我们在配置去耦电容的时候有章可循。
在图1中去掉负载芯片，仅观察供电系统本身，如图2所示。
  图2 PDN阻抗等效电路
从AB两点向左看，稳压电源和去耦电容组合在一起，可以看成是一个复合的电源系统。那么对这个复合电源的要求是：不论AB两点间的负载的瞬态电流如何变化，都能保证AB两点间的电压保持稳定，即AB两点间的电压纹波很小。
我们可以用等效电源模型表示上面复合的电源系统，如图3所示。
  图3 PDN等效电源模型
对于这个模型可得出如下等式：
设计目标是：不论AB间的瞬态电流如何变化，都要保持AB两点间的电压波动很小，那么由上式可知，电源系统的阻抗Z要足够小。在图2中，电源模块和去耦电容是并联关系，由于变化的瞬态电流具有交流特性，去耦电容表现出低阻抗。因此从特效的角度出发，可以说去耦电容降低了复合电源系统的阻抗。
实际上，电源分配系统PDN设计的最根本的原则就是使电源系统的阻抗不能超过某一要求的值，即目标阻抗的设计方法。
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