【电路】电容（一）——浅析大小电容的高低频滤波、并联问题

思考

容抗计算公式：

理论上，对于高频信号（ω↑），明显电容越大（c↑），容抗更小（Xc↓），这样高频信号才更容易通过？

一、电容等效效应

理想的电容由C构成，当然生活中不存在理想的电容，所以实际电容通常需要等效成 电容 + 寄生电感（ESL效应）+ 寄生电阻（ESR效应）的串联形式

电阻（ESR效应）：常见
电感（ESL效应）：多见于高频

由于讨论的高频情况，所以实际电容会等效为▼

电容实际阻抗为：

当ωl = 1/ωc ，也就是虚部为0时，阻抗最小

频率与阻抗的关系大致图：

可以看到，当Xl = Xc时，阻抗最小，此时对应的频率为电容的自谐振频率点

谐振频率点是电容呈感性或容性的一个平衡点，即

当 f ＞ f0 ，实际电容呈现感性阻抗
当 f ＜ f0 ，实际电容呈现容性阻抗

二、由以上可推出以下性质▼

1. 电源滤波主要利用电容的隔直流、通交流的特性

由公式

直流（ω=0）时，Xc = ∞
交流（ω=常数）时，Xc = 常数
所以有隔直通交的特性

2. 干扰信号的频率越靠近电容的自谐振频率，干扰信号越容易被电容彻底过滤掉

3. 大容值的电容通常具有较大的寄生电感

因而其自谐振频率较小，所以比较适合用于滤除低频干扰噪声
大电容制造工艺所限，一般都是卷制的，多层卷制的导体会在高频环境下等效出一个电感效应，所以大电容本身分布电感比小电容要大得多

电容的封装对于ESL也有较大的影响。例如在高频环境下，0805电容的寄生电感会比0603电容的寄生电感大
一般电源滤波回路负责人的厂家会在大电容旁边再装个瓷片小电容滤除高频干扰信号

4. 小容值的电容通常等效电感较小

因此自谐振频率较大，所以适合用于滤除高频干扰噪声

独石电容、纸介电容、电解电容、低频瓷介（也称为铁电电容）、涤纶电容（一般是容量较大，体积较小），因介质损耗大，不适用于高、中频电路，可用于低频、电源滤波等电路中；云母电容、聚苯乙烯电容、高频瓷介、空气介质电容等（一般是容量较小，相对体积较大），介质损耗小，适合在高频、中频电路中使用

三、大电容并联小电容的应用

很多电路中，电解电容（大容量电容）都并联两个或多个小电容，有什么作用？

1. 降低ESR

由于电容存在ESR效应，即 实际电容 ≈ 电容 + 寄生电阻
将 多个实际电容并联 ≈ 多个寄生电阻并联 + 多个电容并联
由电阻并联公式：

最终等效的串联电阻R就会变小，电容理想化

2. 稳定性

将纹波电流分摊到多个电容上，使每个电容工作在额定的纹波电流下

3. 退耦

假设并联3个电容，频率与阻抗的关系大致图：

并联多个电容，确保每一个电容都会在每一段高频区间内发挥出退耦效果

4. 降低大电容的寄生电感

由上分析可知，大电容在高频环境下易发生 ESL 效应，所以大电容滤波的电源尽量不带高频信号，
在之前并一个小电容，可以先剔除掉一些高频信号，这样就抵消了大电容的寄生电感，扩展了衰减频带