滤波电容阻抗随频率变化特性的分析 _滤波电容

高速电路设计需要考虑高频和低频两种噪声，针对这两种噪声，应选取不同的滤波电容。“低频噪声选用大电容，高频噪声选用小电容”，这是许多工程师达成的共识。
在实际工作中，这种说法并不完全正确。我们将就这点进行一些探讨，以便加深对电容选型的理解。
【滤波电容阻抗随频率变化特性的分析】对电容器件而言，由于电容分量的存在，电容器件的阻抗随着频率的升高而逐渐降低，这是电容器件的本体属性；ESL分量则使阻抗随着频率的升高而逐渐增加。这两种作用正好相反。在电容分量和ESL分量的共同作用下，电容器件的整体阻抗表现为，随着频率的升高，首先是电容分量起主导作用，使阻抗逐步变小，器件表现为电容的阻抗特性，滤波效果渐强；
当达到某一频点时发生谐振，此时电容分量和ESL分量对阻抗的效果正好抵消，在谐振点上,电容器件阻抗最小，等于ESR分量；此后,随着频率继续升高，ESL分量起主导作用，使阻抗逐步增大，器件表现为电感的阻抗特性，滤波效果渐弱。
滤波电容的作用机制是为噪声等干扰提供一条低阻抗回路，在噪声频率点上，要求滤波电容的阻抗较小，即当噪声频率落在谐振点附近时，滤波效果最好。如图2.12所示，谐振点由两条曲线交会而成，左边的曲线取决于电容器件的容值C，右边的曲线取决于电容器件的ESL 。由谐振频率公式: F=(ESLXC)知，C和ESL越大，则谐振频率越低，即电容对高频干扰的滤波效果越差；C和ESL越小，谐振频率越高，越适于滤除高频干扰。
高速设计中，噪声等干扰往往不是处在一个频率点上，而是占据一段频带。在实际工作中，期望电路上每一处的噪声频带都得到准确定位并不现实，这就要求设计者在电路设计中，利用多种不同的电容构造一个比较宽的低阻抗频带，以尽可能地覆盖噪声频带。如图2.13所示，用三种电容并联，其效果是构成一段比较宽的低阻抗频带。