Non definirei un condensatore di disaccoppiamento come un filtro nel modo in cui descrivi. Come un filtro RC come questo, dove la fonte del rumore è l'alimentatore e i tuoi condensatori di "disaccoppiamento" stanno contribuendo a filtrarlo prima che raggiunga il tuo chip.
simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab
Non sta impedendo al rumore di arrivare al tuo chip come potrebbe fare un piccolo filtro PI, sta aiutando il tuo chip a non fare rumore :) Hai un chip e avrà richieste di corrente dinamiche che cambiano nel tempo. In altre parole, mentre il tuo chip fa la sua cosa, è tirare energia a frequenze diverse per dire cambiare i suoi transistor.
Ora in un mondo ideale avresti solo un alimentatore ideale senza impedenza tra esso e il tuo chip. Il tuo chip potrebbe assorbire tutta la corrente che voleva a qualunque frequenza desiderasse e parte del mio lavoro sarebbe diventata molto più semplice;)
In verità ci sono componenti parassiti, in particolare l'induttanza parassitaria che limiterà la quantità di corrente che è possibile estrarre a una determinata frequenza con una determinata caduta di tensione. L'impedenza di quegli induttori parassiti aumenta con la frequenza, quindi ad un certo punto non si sarebbe in grado di assorbire una quantità significativa di corrente. Probabilmente il tuo chip vuole trovarsi in un certo intervallo, ad esempio 1,8 V +/- 0,5%, è stato progettato e scaduto per funzionare in tale intervallo. Se non si fornisce il percorso corretto a bassa impedenza per tutte le sue esigenze, si può finire per far cadere la tensione al di fuori di tale intervallo, ad esempio, il che potrebbe portare a un funzionamento indesiderato.
Ecco una bella foto di una rete di distribuzione di energia di Altera. Include il regolatore di tensione e l'impedenza della sorgente, i tappi di disaccoppiamento e alcuni parassiti del pacchetto.
Se sei appena uscito e hai progettato una scheda senza tappi di disaccoppiamento, ogni volta che avevi bisogno di corrente dovresti passare attraverso quella connessione ad alta impedenza dal tuo chip attraverso la scheda e di nuovo al regolatore e, si spera, la sua massa condensatori. Funzionerà bene per le basse frequenze, ma quando la tua frequenza aumenta quell'induttanza parassitaria significa che aumenterà anche l'impedenza tra te e il tuo alimentatore. Sapete dalla legge degli ohm che se mantenete costante il flusso della corrente, ma aumentate la resistenza (impedenza nel nostro caso), anche la caduta di tensione attraverso tale impedenza deve aumentare. Per combattere questo, e ridurre l'impedenza del pdn usiamo i condensatori di disaccoppiamento. In un PDN chiamiamo questa ondulazione di tensione,
Ad esempio, diamo un'occhiata a una frequenza, ad esempio 100 MHz. Quindi diciamo che non hai usato nessun disaccoppiamento e hai deciso di disegnare 1 Amp a 100MHz. Ma l'impedenza dall'alimentazione attraverso l'induttanza degli aerei, e forse i cap di massa, al chip è di 1 Ohm a 100 MHz. Ciò significa che otterrai una caduta di tensione di 1 V attraverso tale impedenza. Se avessi un alimentatore a partire da 1,8 V e scendesse a 0,8 V quando il tuo chip ne aveva bisogno, potresti avere problemi.
Ora pensa allo stesso scenario dopo aver aggiunto un sacco di tappi di disaccoppiamento, questo riduce l'impedenza della rete di erogazione di energia fino a dire 0,05 Ohm. Ora, per lo stesso assorbimento di 1A, vedi solo una caduta di tensione di 50mV che è un numero molto più tollerabile.
Puoi vedere nella figura sotto i due diversi scenari da una semplice simulazione di spezie di cui sopra. Il verde è l'impedenza per la scheda senza condensatori e il blu dopo l'aggiunta di diversi condensatori di disaccoppiamento di valore diversi.
In realtà diventa molto più complicato di così da qui, non stai semplicemente assorbendo corrente a 100 MHz, ma una gamma di frequenze e spesso non sai cosa provengono dal fornitore di chip. Invece si progetta per una gamma di valori previsti. Altera ha un bel documento che lo spiega in modo più dettagliato e ci sono molti libri su di esso.
Spero che questo aiuti un po ', penso che si possa vedere da quanto sopra che l'aggiunta di maggiore impedenza ai condensatori li renderebbe meno efficaci (beh, c'è qualche discussione sull'ammortizzazione ...). In effetti, se guardi da vicino l'immagine di Altera, vedrai gli induttori e le resistenze parassite che fanno parte di qualsiasi condensatore del mondo reale e del suo montaggio. Le persone che progettano schede ad alta velocità in cui il disaccoppiamento inizia a diventare davvero importante trascorrono molto tempo a ridurre al minimo quelle nel layout e scelgono i componenti con i valori parassiti più bassi.