电容的模型、选型、容值计算与PCB布局布线

1 电容结构及模型 1 .1 模型 电容的基本公式是： 式(1)显示，减小电容器极板之间的距离(d)和增加极板的截面积(A)将增加电容器的电容量。 1 .2 寄生参数与阻抗的频率特性 电容通常存在等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)二个寄生参数。 图 2 是电容器在不同工作频率下的阻抗(Zc)。 1.2.1 降低去耦电容 ESL 的方法 去耦电容的ESL 是由于内部流动的电流引起的，使用多个去耦电容并联的方式可以降低电容的ESL 影响，而且将两个去耦电容以相反走向放置在一起，从 而使它们的内部电流引起的磁通量相互抵消，能进一步降低ESL。（此方法适用于 任何数目的去耦电容，注意不要侵犯DELL 公司的专利） 1 .3 不同电容的参数特性 电解电容器一般都有很大的电容量和很大的等效串联电感。 由于它的谐振频率很低， 对低频信号通过较好， 而对高频信号， 表现出较强的电感性， 阻抗较大，所以只能使用在低频滤波上。 同时， 大电容还可以起到局部电荷池的作用， 可以减少局部干扰通过电源耦合出去。 钽电容器一般都有较大电容量和较小等效串联电感， 因而它的谐振频率会高于电解电容器，并能使用在中高频滤波上。 瓷片电容器电容量和等效串联电感一般都很小， 因而它的谐振频率远高于电解电容器和钽电容器， 所以能使用在高频滤波和旁路电路上。 由于小电容量瓷片电容器的谐振频率会比大电容量瓷片电容器的谐振频率要高， 因此， 在选择旁路电容时不能光选用电容值过高的瓷片电容器。 1 .4 电容并联改善特性 为了改善电容的高频特性， 多个不同特性的电容器可以并联起来使用。图 3 是多个不同特性的电容器并联后阻抗改善的效果。 1.4.1 电容并联时注意封装 在为每个电容选择封装类型时必须谨慎。通常 BOM 表中会规定所有的无源元器件都要选用相同的尺寸，如都用 0805 电容。图 10 为三只电容并联后的阻抗与频率关系。 由于每只电容采用相同的封装，故它们的高频响应相同。实际上，这就抵消了更小电容的采用！相反，封装尺寸应该随同电容值一起微缩，见图11。 2 电容器的并联和反谐振 2 .1 反谐振 当电容器的电容不足，或者目标阻抗以及插入损耗由于高 ESL 和 ESR 难以实现时，可能需要并联多个电容器，如图 10 所示。在这种情况下，必须注意出 现在这些电容器中的并联谐振（称为反谐振） ，如图 11 所示，可以看到从电源端的阻抗由于反谐振会趋向于变大。 反谐振是发生在两个电容器...