?大電容濾低頻，小電容濾高頻?。這一現(xiàn)象的根源在于電容器對(duì)交流信號(hào)的阻抗特性。容抗是電容器對(duì)交流信號(hào)的阻礙程度的量度。從公式中可以看出，當(dāng)電容器的容量固定時(shí)，頻率越高，容抗就越小;反之，在頻率不變的情況下，電容越大，容抗就越小。特別地，對(duì)于直流信號(hào)(頻率為0)，電容的容抗趨于無(wú)窮大，相當(dāng)于電路中的斷路狀態(tài)?。

實(shí)際應(yīng)用中的選擇

在實(shí)際應(yīng)用中，選擇合適的電容容量對(duì)于濾波效果至關(guān)重要。例如，一般的10pF左右的電容用于濾除高頻的干擾信號(hào)，而0.1μF左右的電容用于濾除低頻的紋波干擾，并起到穩(wěn)壓的作用?2。在數(shù)字電路中，去耦電容通常選擇0.1μF，用于頻率低于10MHz的情況;而對(duì)于高于20MHz的頻率，則使用1到10μF的電容以去除高頻噪聲?3。

歷史背景和技術(shù)進(jìn)步的影響

40年前，由于大電容的寄生電感較大，限制了其在高頻段的應(yīng)用，因此需要小電容來(lái)濾除高頻信號(hào)。然而，隨著技術(shù)的發(fā)展，大電容的寄生電感問(wèn)題得到了改善，使得大電容也可以用于濾除高頻信號(hào)。現(xiàn)代電子設(shè)備中，常常在大電容旁邊并聯(lián)一個(gè)小電容來(lái)濾除高頻干擾信號(hào)，這種組合使用可以更有效地進(jìn)行電源濾波?45。

從定義來(lái)講，濾波電容是指安裝在整流電路兩端用以降低交流脈動(dòng)波紋系數(shù)提升高效平滑直流輸出的一種儲(chǔ)能器件，可分為低頻濾波電容(50Hz)和高頻濾波電容(幾千-幾萬(wàn)Hz)。

對(duì)于濾波電容容值的選擇，電子工程師大都有一個(gè)共識(shí)：大電容濾低頻，小電容濾高頻。這個(gè)觀點(diǎn)真的正確嗎?

陳永真教授對(duì)此表示，值40年前，這種說(shuō)法肯定是對(duì)的，因?yàn)槟莻€(gè)年代，大電容體積做不小，寄生電感隨電容器長(zhǎng)度增加。而且那個(gè)年代的電容器尺寸都相對(duì)很大。如今時(shí)代變了，大電容也可以濾高頻，再加小電容就是畫(huà)蛇添足!

電容器濾波效果受什么影響?

電容器的等效電路可以認(rèn)為是LCR串聯(lián)。其中：

L是電容器的寄生電感,也就是等效串聯(lián)電感，即ESL;

C是電容器的靜電電容量;

R是電容器的等效串聯(lián)電阻，也就是ESR。

電容器的濾波是利用電容器的低阻抗來(lái)降低電容器并聯(lián)端的直流電源總阻抗，因?yàn)橹绷麟娫吹慕涣髯杩故呛艽蟮模陨頍o(wú)法濾除來(lái)自負(fù)載的交流分量電流，這樣就會(huì)在直流電源端產(chǎn)生不可容忍的交流分量疊加電壓。為了不讓這個(gè)交流電流流入直流電源，需要一個(gè)低阻抗器件，同時(shí)又沒(méi)有直流電流的器件，這就是電容器。

在電子線路中，除了50Hz整流和低頻功率放大以外，1μF頂多10μF就可以很好地滿足電源旁路功能，無(wú)需并接電容量比較大的電解電容器。

因此，只要并聯(lián)的電容器阻抗?jié)M足要求就可以完成濾波要求。在很多情況下，大電容不能滿足高頻濾波要求的根本原因是，由于傳統(tǒng)的大電容的寄生電感比較大，在較高的頻段，其阻抗特性呈現(xiàn)電感特性，也就是ESL的感抗大于電容器的容抗。對(duì)于電源旁路電容器來(lái)說(shuō)，ESL越小越好，認(rèn)為電容器的ESL受到電容器尺寸制約，特別是電極長(zhǎng)度的制約。這便是過(guò)往需要“小電容濾高頻”的原因。

MLCC快速發(fā)展打破了這樣的界定。MLCC可以大大地縮小電容器的ESL，例如1206貼片型電容器的ESL僅僅5nH。在低耐壓的MLCC，這個(gè)封裝可以將電容量做到10μF/25V，當(dāng)然這個(gè)封裝也可以做成0.01μF/40V。如果是相同的封裝，在選擇電源旁路電容器時(shí)就沒(méi)有必要用一個(gè)0.01μF電容或0.1μF電容與10μF電容并聯(lián)，完全沒(méi)有必要!

從圖中可以看到，在10MHz以下，10μF電容器的阻抗具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，而在10MHz以上10μF與0.001~0.1μF阻抗特性一樣。這就是說(shuō)，如果選擇一個(gè)與小電容相同ESL低的大電容，就不再需要小電容濾波了，大電容本身就可以完成。