电容阻抗-频率特性曲线

一、阻抗-频率曲线图

以上展示的是一个典型电容的阻抗-频率曲线图，这幅图之所以十分重要，主要原因在于它具有极强的直观性。图中横轴表示频率，纵轴表示阻抗，从中我们可以清楚地观察电容在不同频率点上的总阻抗及其谐振和等效串联电阻（ESR）的数值。这些内容在我们选择电容时必须了解的。

二、曲线图来源

那么，为什么电容的曲线图会呈现现在这样的形态呢？这是因为电容并非理想组件，其内部会存在寄生参数，可以用简化的模型来表征。ESR代表等效串联电阻，ESL代表等效串联电感，而C则是理想电容。因此，实际电容的阻抗可以用数学公式来表示。

我们将这个公式绘制成曲线图，从而得到了上述图像

在频率很低时，我们可以看到感抗远小于容抗，并且复阻抗的相位为负值，说明电流超前电压，这是典型的电容充电特性。因此，在低频时，电容主要呈现容性行为。

而在高频时，感抗远大于容抗，复阻抗的相位为正值，说明电压超前电流，这是典型的电感施加电压时的特征。所以，可以说在高频时，电容主要呈现电感特性。

在谐振点，容抗和感抗相互抵消，总阻抗达到最小值，复阻抗相位为0，表现为纯电阻特性。这一点即是电容的自谐振频率。在谐振频率左侧，电容主要呈现容性，而在右侧，则主要呈现感性。

三、滤波电容如何选择

电容最常用于滤波，那么在选择电容时如何看待曲线图呢？实际上，我们要选取阻抗最低的电容

整个阻抗曲线呈现大V型，只有在谐振频率附近的阻抗较低。因此，实际的去耦电容都有一定的工作频率范围，只有在谐振频率附近，电容才能有良好的去耦作用。

有人可能会认为，在频率比谐振频率高一点的情况下，电容变得感性了，从而失去了电容的特性。然而，这是一个错误观念。去耦的目标是选取阻抗较低的电容，阻抗越低，电容上产生的电压波动就越小，也就是噪声越小。

四、MLCC陶瓷电容的阻抗-频率曲线图

现在我们来看一下常规MLCC陶瓷电容的曲线图。可以观察到不同电容值的电容呈现出不同的曲线，容量较大的电容ESR较小，谐振频率较低，主要用于滤除低频噪声。而容量较小的电容，ESR较大，谐振频率较高，主要用于滤除高频噪声。

五、电容滤波如何设计

在实际电路中，我们需要处理的去耦频率范围可能相对较宽，因此单个电容并不足以满足要求。那么该如何解决呢？通常有两种方法：一是使用一个大电容和一个小电容并联，另一种是并联多个相同的电容。那么这两种方法各自达到的效果是怎样的呢？

首先来看大小电容并联。大小两个电容分别有各自的谐振频率f1和f2。

当频率较低时，两个电容都呈现容性；而在较高频率时，两个电容都呈现感性。并联后，总体阻抗曲线会保持原来的变化趋势，因此数值上会比任意一个电容都小。

但是，当频率大于f1且小于f2时，大电容呈现感性，小电容呈现容性。两者并联后，就像是一个电感和一个电容并联，构成了LC并联谐振电路，并在某一频率点发生谐振，导致该处阻抗很大。如果负载芯片的电流需求恰好落在这个频率，就会导致电压波动超标。因此，我们需要合理选择电容的搭配情况。

再来看看相同电容并联的情况，n个相同的电容并联，谐振频率和单个电容一样，但是在谐振点处的阻抗是原来的n分之一，因此多个相同的电容并联后，阻抗曲线整体形状不变，但是各个频点的整体阻抗变小。

六、电容充放电波形

RC充电电路的输出电压和输出电流变化曲线如下：

1、输出电压变化曲线

2、输出电流变化曲线

七、不同封装相同容值的区别是？

1、电容的封装越大，它的ESL和ESR越大。

通常情况下，较大的电容器封装会增加电流环路，导致电感（ESL）较大。同样，多余的材料会导致电阻（ESR）更高。

2、耐压值会不同。

八、为什么说大电容滤低频，小电容滤高频

电源滤波主要利用电容的隔直流、通交流的特性。干扰信号的频率越接近电容的自谐振频率，越容易被电容滤除。大容值的电容通常具有较大的等效电感，因而自谐振频率较小，适合滤除低频干扰噪声。而小容值的电容等效电感较小，因此自谐振频率较大，适合滤除高频干扰噪声。

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