旁路電容（bypass capacitor）在高速數(shù)字邏輯電路中尤為常見，它的作用是在正常的通道（信號或電源，本文以電源旁路電容為例）旁邊建立另外一個對高頻噪聲成分阻抗比較低的通路，從而將高頻噪聲成分從有用的信號用濾除，也因此而得名，如下圖所示：

通常我們見到的旁路電容位置如下圖所示：

如果是高密度BGA（Ball Grid Array）封裝芯片，則旁路電容通常會放在PCB底層（芯片的正下方），這些旁路電容會使用過孔扇出（Fanout）后與芯片的電源與地引腳連接，如下圖所示：

更有甚者，很多高速處理器芯片（通常也是BGA封裝）在出廠時，已經(jīng)將旁路電容貼在芯片上，如下圖所示：

臺式電腦的CPU（Central Processing Unit）一般都是用CPU插槽進(jìn)行安裝，很多CPU芯片的背面（是芯片的背面，而不是貼芯片的PCB板背面）也會有很多旁路電容，如下圖所示：

總之，旁路電容的位置總是會與主芯片越來越靠近，原理圖設(shè)計工程師在進(jìn)行電路設(shè)計時，也通常會將這些旁路電容的PCB LAYOUT要點(diǎn)標(biāo)記起來，用來指導(dǎo)PCB布局布線工程師，如下圖所示：

那么這里就有兩個問題了:

（1）為什么旁路電容一定要與主芯片盡可能地靠近？

（2）為什么大多數(shù)旁路電容的值都是0.1uF（104）？這是巧合嗎？

要講清楚這兩個問題，首先我們應(yīng)該理解旁路電容存在的意義，很多人分不清濾波電容、旁路電容，其實(shí)本質(zhì)上兩者是沒有任何區(qū)別，只不過在細(xì)節(jié)上對電容的要求有所不同。無論電容的應(yīng)用場合名稱叫什么，基本的（也是共同的）一點(diǎn)特性總是不會變的：儲能。電容的這一特性使得外部供電電源有所波動時，與電容并聯(lián)的對象兩端的電壓所受的影響減小，如下圖所示：

上圖中，我們用開關(guān)K1來模擬擾動的來源，很明顯，每一次開關(guān)K1閉合或斷開時，在電阻R1與R2的分壓下，電阻R2兩端的電壓（VDD）都是會實(shí)時跟隨變化的（即波動很大），只不過電壓幅度不一致而已，我們認(rèn)為開關(guān)的切換動作已經(jīng)產(chǎn)生了電源噪聲。

當(dāng)我們在VDD節(jié)點(diǎn)與公共地之間并聯(lián)一個電容C1后，如下圖所示：

由于電容C1儲能的作用，開關(guān)K1在開/關(guān)切換時，電容的充放電行為會使VDD更加平緩一些，如下圖所示：

如果這個電容值比較大（一般在10uF以上，也有數(shù)千微法），我們就將其稱為濾波電容，它可以將低頻擾動成分濾除掉（但是對高頻成分不管用），如果這個電容值比較?。ㄒ话?uF以下），我們稱為旁路電容，它可以將高頻成分濾除掉（對低頻成分不管用），這兩種電容起的都是濾除作用，如下圖所示：

（本文以容值為濾波與旁路的區(qū)分僅限于數(shù)字電路，旨在說明兩者區(qū)別，僅供參考，因為在模擬電路中很多容值并不小的電容也算是旁路電容，比如基本放大電路中的發(fā)射極電阻兩端并聯(lián)的電容，但本質(zhì)都是一樣的）

當(dāng)然，我們也可以把模擬電源擾動開關(guān)K1放在如下圖所示的位置，同樣的道理，電容C1也可以在一定程度上削弱擾動對VDD帶來的影響：

對于旁路電容的應(yīng)用電路而言，開關(guān)K1與電阻R2為干擾的來源，我們可以把它們等效為芯片內(nèi)部，如下圖所示：

下面我們以74HC04（6反相器）芯片來分析一下，盡管電路規(guī)模很小，但原理都是一樣的。我們在《邏輯門》系列文章有提到過，CMOS反相器的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示：

我們將這個反相器安裝到上面的電路中去，則有如下圖所示：

其中，電容CL為芯片內(nèi)部等效負(fù)載電容，一般為幾個pF，是數(shù)字集成電路中客觀存在的，就算反相器輸出沒有連接額外的負(fù)載，芯片進(jìn)行開關(guān)動作時也會消耗一定的電能（電荷）。

假設(shè)芯片邏輯輸入電平由高H至低L變化（由低L至高H變換也是一樣的道，本文不再贅述），PMOS（上側(cè)帶圈圈的）導(dǎo)通，NMOS截止，此時電流通路如下圖所示：