电容

电感

电感是通过电流改变产生电动势，从而抵抗电流改变的一种特性，其基本单位是亨利H，可由线圈的直径、长度、横截面积、线圈数等计算元件的电感量。

电感器是将电能转化为磁能存储起来的元件，具有一定的电感，一般由骨架、绕组线圈、屏蔽罩、封装材料、磁心或铁心等组成。

电感元件依据外观和功能的不同会有不同称呼，例如：

线圈：漆包线绕制为多圈状，作为电磁铁和变压器中使用的电感。
扼流圈：对高频提供较大电阻，通过直流或低频的电流，因而称为扼流圈。
绕组：配合铁磁性材料，安装在变压器、电动机、发电机中使用的较大电感。
磁珠：导线穿越磁性物质，而无线圈状，常充当高频滤波作用的小电感，依据外观称为磁珠。

电感的计算方式与电阻类似，串联时逐个相加，并联时总电感的倒数等于各个电感的倒数之和。

串联电路

通过我们之前对电容特性的分析，及电容安装后的电容特性参数的改变后的电容特性的分析。

我们大致可以总结出高速信号PCB布线中，对电容的处理要求，简单的说，就是降低寄生电感。

具体措施有以下六种：

1、减小电容引线引脚的长度

2、实用宽的引线

3、电容尽量靠近器件，并直接和电源管脚相连

4、降低电容的高度（使用表面贴装型的电容）

5、电容之间不要共用过孔，可以考虑多打几个过孔接地或电源

6、电容的过孔尽量靠近焊盘（能打在焊盘上最佳）

对于已经知道了电容的具体特性和适用范围，以及去耦原理，那么就知道了去耦的具体方法了吗？不是的，下面我们将讲解一下，具体安装到电路板上之后的去耦原理以及具体如何防止电容的准则！

实际贴片上的电容的特性

上一节我们已经讲到电容的具体特性，但是等我们装配到电路板上之后电容的特性会保持和他之前的具体参数一致吗？

答案是否定的！

当电容具体安装到电路板上之后，还会引出额外的寄生参数，从而引起具体的谐振频率的偏移。充分理解电容的自谐振频率与安装谐振频率非常重要。在计算具体参数时，我们需要参考的数据时电容的安装自谐振频率。

电容在电路板上的安装通常包含一段从焊盘引脚拉出的一段引出线，两个或者更多的过孔，这些过孔，引出线会对电容残生哪些具体的影响呢？

假如，电容要对距离它2CM处的一个地方去耦，这是需要考虑几个部分呢？

1、受限电容自身存在的寄生电感，寄生电阻。

2、从电容达到需要去耦区域的路径上的焊盘、引出线、过孔。

3、从去耦区域到达电容地回路上的2CM长的电源及地平面。

这其中，过孔的寄生电感影响最大，其中过孔的半径越大，影响越小。如何计算呢？

采用电容退藕是去掉电源噪声的主要办法

采用电容退藕的方式对提高瞬态电流响应及降低电源分配系统的阻抗都非常有效。

对于电容退藕，有些资料是从电荷存贮的角度去解释，而另外一些则是根据电源分配系统阻抗的角度去解释。这两种解释本质是一样的，只是看问题的角度不同而已。

电容去耦的两种解释如下：

1、从储能角度来解释

当供电负载所需要的电流没有变化时，其所需要的电流由电源供给，即电流I0。此时电容两端电压和负载两端电压是一致的，即Ic为0，同时电容量也存储了相当多的电荷。起点和数量与电容量相关。

当负载电流变化时，电源电流并不会马上发生变化，稳压电源无法及时供给负载电流时，此时芯片电压会马上降低，但是由于电容电压与原来的电源电压一致，此时电容相当于一个小电池给负载供电。

减小电容的ESR及ESL，可以有效的减小电源上的纹波及噪音，此外电源模块的小型化也是趋势，所以片式多层陶瓷电容MLCC(Multi Layer Ceramic Capacitor)越来越多地被用于输出电容。

但是，使用MLCC电容会产生一个新的问题，它的结构会导致啸叫。

如图2所示，陶瓷的强介电性会引起压电效应，叠层电容在施加交流电之后，会在叠层方向（Z轴）发生伸缩。

因为介电体的泊松比（横向变形系数）一般为 0.3，所以与叠层方向（Z轴）垂直的方向（X与Y轴），即与电路板平行的方向也会发生伸缩，结果导致电路板表面产生振动并能够听到声音。虽然电容器以及电路板的振幅仅为 1pm～1nm，但振动声音已足够大到我们可以听见，会听到类似“叽”的声音。

术语解释：泊松比是指材料在单向受拉或受压时，横向正应变与轴向正应变的绝对值的比值，也叫横向变形系数，它是反映材料横向变形的弹性常数。

关于这个问题，我们要现结合电容的阻抗频率特性曲线去理解！

从上面的阻抗频率特性曲线可以看出

若只考虑电容分量的情况下，这种认为是正确的。

因为电容分量越大，谐振点频率越低，其越适合滤除低频噪声。电容分量越小，谐振点频率越高，其越适合滤除高频噪声。

如果只考虑电容分量的情况下，相同封装下的不同容值的电容的阻抗特性曲线是什么样的呢？

但是如果考虑ESL分量，上图就需要做出修正，如下图。

在设计很多电源电路滤波器时，我们希望电源上的滤波器工作的带宽越宽越好。但是我们应该如何去选择电容呢？

一些常见的电容器滤波组合，比如0603 1uF和0603 0.01uF的电容滤波组合和0603 1uF和0402 0.01uF的电容滤波组合那个滤波带宽宽一些呢，他们之间又有什么区别呢，应该怎样去选择呢？

下面我们就详细的分析不同电容的滤波器组合的作用。

讨论：

电容器件的阻抗--频率特性曲线由其电容分量和ESL分量共同决定，在封装相同的情况下，其ESL分量相同，其阻抗--频率特性曲线如下图所示;