大电容的特点体积大：大电容通常具有较大的体积，并采用多层卷绕的结构，这样会导致较大的分布电感（也称为等效串联电感，ESL）。高频性能差：由于电感对高频信号的阻抗较大，大电容在高频信号中的表现不佳。小电容的特点体积小：小电容由于容量较小，可以做得更小，减少了引脚的长度，从而降低了ESL。小电容常采用平板电容结构，这样具有很好的高频性能。低频性能差：虽然小电容对高频信号具有良好的滤波能力，但对低频信号的阻抗较大。组合使用的策略为了有效滤除低频和高频信号，通常会将一个大电容与一个小电容并联使用：大电容：主要用于滤除低频噪声，因为它对低频信号的阻抗较低。关注公众号硬件笔记本小电容：用于滤除高频噪声，因为它对高频信号的阻抗较低。常用的0.1uF瓷片电容在这种应用中表现良好。对于更高频率的信号，可以并联更小的电容，如几pF或几百pF的电容。实际应用在数字电路中，每个芯片的电源引脚上通常会并联一个0.1uF的电容到地，这种电容也被称为去耦电容（或电源滤波电容），其目的是滤除高频信号。电容应该尽可能靠近芯片，以提高滤波效果。电容的阻抗特性理想情况下，电容的阻抗随频率的增加而降低
。然而，实际电容因引脚的分布电感效应而不是完全的理想电容。当频率超过电容的自谐振频率（FSR）时，电容的阻抗表现出电感特性，导致其在高频下的阻抗反而增加。相反，电感也有类似的特性。总之，大电容与小电容的组合可以有效地覆盖从低频到高频的信号范围，实现优良的电源滤波效果。大电容负责滤除低频干扰，小电容负责处理高频噪声，两者的搭配能够更全面地抑制电源干扰。关注公众号硬件笔记本内容补充如何选择滤波电容的容值滤波电容的具体容值选择需要根据你的PCB主要工作频率以及可能对系统造成影响的谐波频率来决定。可以查阅相关厂商提供的电容资料，或参考厂商提供的资料库软件，结合实际需求进行选择。电容的数量至于滤波电容的数量，并没有固定的标准，要根据具体需求来决定。多加一两个电容是可以的，暂时不需要的可以先不贴，根据实际调试情况再选择适合的容值。如果你的PCB主要工作频率较低，加两个电容通常就够了，一个用于滤除纹波，一个用于滤除高频信号。如果会出现较大的瞬时电流，建议再增加一个较大的钽电容。滤波的两种方式：去耦与旁路滤波电容的作用包含两个方面：去耦和旁路。一般来说，数字电路中的去耦电容选择0.1uF即可，适用于10MHz以下的频率；20MHz以上的频率则需要1到10uF的电容来更好地去除高频噪声，具体选择可以按照公式C=1/f来计算。而旁路电容一般选择较小的容值，根据谐振频率，通常选择0.1uF或0.01uF。关注公众号硬件笔记本提到电容，各种各样的名称可能会让人感到困惑，例如旁路电容、去耦电容和滤波电容等。其实，无论如何称呼，它们的原理都是相同的，都是利用电容对交流信号呈现低阻抗的特性。这一点可以通过电容的等效阻抗公式来理解：
，公式中，工作频率f越高，电容值C越大，则电容的阻抗 Xcap越小。在电路中，如果电容的主要作用是为交流信号提供低阻抗通路，那么它就被称为旁路电容；如果主要是为了增加电源和地的交流耦合，减少交流信号对电源的影响，那么它被称为去耦电容；如果用于滤波电路中，则称为滤波电容。此外，对于直流电压，电容器还可以作为电路的储能元件，利用充放电起到类似电池的作用。实际上，电容在电路中的作用往往是多方面的，因此不必过于纠结其具体定义。为了简化，在本文中，我们将所有应用于高速PCB设计中的电容统称为旁路电容。电容的基本功能是通交流、隔直流，理论上讲，用于电源滤波的电容越大越好。然而，由于引线和PCB布线的影响，实际电容表现为电感和电容的并联电路（电容本身的电阻有时也不可忽略）。这就引出了谐振频率的概念：
在谐振频率以下，电容呈容性；在谐振频率以上，电容呈感性。因此，大电容一般用于滤低频波，小电容用于滤高频波。关注公众号硬件笔记本这也解释了为什么同样容值的电容，STM封装比DIP封装的滤波频率更高。以下是一些电容值与其对应的谐振频率参考：
不过，这些数据仅供参考。正如老工程师们所说，选择电容主要还是依靠经验。更可靠的做法是将一个大电容和一个小电容并联使用，一般要求两者的容值相差两个数量级以上，这样可以覆盖更广的滤波频段。关注公众号硬件笔记本通常来说，大电容用来滤除低频波，小电容用来滤除高频波。电容值与所需滤除的频率的平方成反比。选择合适的电源滤波电容并不复杂，只需掌握一些基本原则和方法。理论上，理想的电容器阻抗随着频率的增加而减少（1/jωC）。然而，由于电容引脚的电感效应，电容器实际上表现为一个LC串联谐振电路，其自谐振频率（FSR）决定了电容在高频下的行为。当频率超过FSR时，电容会变成一个电感，从而大幅降低对高频干扰的抑制效果。因此，通常需要将一个较小的电容并联在地上，以补偿这个效果。具体原因是，小电容的自谐振频率较高，对高频信号提供了更好的接地通路。因此，在电源滤波电路中，我们常常采用“大电容滤除低频，小电容滤除高频”的方法。这样做的根本原因在于不同电容的自谐振频率（FSR）值不同。从这个角度考虑，也可以理解为何在电源滤波设计中，电容应尽可能靠近地线安装，以最大程度地提高滤波效果。在实际设计中，确定电容的自谐振频率（SFR）可能会遇到一些疑问，例如如何查找SFR值，如何选择不同SFR值的电容，以及是否使用一个还是多个电容。1. 自谐振频率（SFR）与电容值的关系 自谐振频率（SFR）受到电容值和电容引脚电感的影响，因此相同容值的不同封装形式（如0402、0603或直插式电容）的SFR值可能不同。 2. 如何获取SFR值 查看器件数据手册：许多电容的SFR值可以在数据手册中找到。例如，22pF的0402电容其SFR值大约为2GHz。 使用网络分析仪测量：如果数据手册中没有SFR值，可以使用网络分析仪直接测量电容的自谐振频率。关注公众号硬件笔记本了解了电容的自谐振频率（SFR）后，你可以使用像RFsim99这样的仿真软件来评估电容的效果。这一过程涉及以下几个步骤：1. 软件仿真 使用仿真软件检查电容在电源滤波电路中的表现，确保它能在你所需的工作频带内提供足够的噪声抑制。如果仿真结果显示滤波效果良好，则可以继续进行实际电路测试。关注公众号硬件笔记本2. 实际电路测试 在实际电路中，尤其是在手机等设备的LNA（低噪声放大器）电源滤波中，良好的电源滤波能显著改善接收灵敏度，通常可以提高几个dB。实际测试可以验证仿真结果，并根据测试结果进一步优化电路设计。通俗比喻可以把电容想象成一个漏水的容器，而交流电的峰值到来就像是往容器里加水。如果容器漏水的速度是固定的，那么频繁加水时（高频信号）需要一个较小的容器（小电容），以保持水位稳定。而在加水次数较少的情况下（低频信号），则需要一个较大的容器（大电容），以减少因漏水导致的水位下降。这样，通过合适的电容选择，可以更好地维持电源的稳定性和滤波效果。
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