去耦和旁路电路属性—谐振

当选择旁路和去耦电容时，会牵涉到计算电容器的充、放电自谐振频率，这可通过逻辑系列结合所使用的时钟速度计算。电容器的电容值选择还是必须根据该电容器在电路中的容抗。低于谐振频率以下，电容器表现为容性，高于谐振频率以上，电容器表现为感性。如表1所示，描述了两种类型的陶瓷电容器的自谐振频率，其中一种是标准的0.25 In引线类型，另一种是表面安装类型。可从表中发现，表面安装电容器的自谐振频率比标准的0.25 In引线类型的要高很多。这种更高的自谐振频率是因为它有更低的引线电感，更小的封装尺寸。如表5－2所示，显示了不同频率下的15nH电感器的感抗值。这个感抗值是由电容器的引线长度和在典型PCB上的安装方式所决定的。

引线电容只不过是有引线的表面安装器件。一般来说，一个典型的引线电容其电感平均大约为每0.1in引线2.5 nH。由此推算，表面安装电容器的引线长度电感平均为1nH。

表1 电容器的自谐振频率大概值（基于引线长度）

电感器的频率改变时，其阻抗值也会改变，不像电容器那样改变谐振响应。在电感器周围的寄生电容会产生并联谐振进而改变其响应。电路的频率越高，其阻抗越大。当使用电容器作为去耦考虑时，由于存在引线中的电感，所以设计中必须重点考虑。表面电容器在更高频率时的性能比径向或轴向电容要好，这是因为其有更低的内部引线电感。

表2 nH电感的感抗与频率对照表

在对不同封装尺寸的表面安装电容器进行“SPICE”测验或分析时，相同电容值的所有电容器在保持其他测验常数不变的情况下，不同封装尺寸的电容器其自谐振频率仅有几个MHz的改变c现在产品中常见的1210、0805和0603的表面安装电容器，使用不同的电介质材料。电介质材料对改变电容器的自谐振频率无明显作用。不同的封装尺寸，就表面安装过程中，引线长度电感的不同而言，自谐振频率的变化是不明显的，其范围通常在2～5 MHz之间。

当对大量的电容器样品在实验环境下进行测试后，会观察到一个有趣的现象：与预测一样，在分析得到的频率上该电容器发生自谐振。自谐振频率在大量样品中改变明显，这主要源于电容器的公差率。因为在制作过程中，电容器的公差率通常为±10％，优质电容器在±2％～5％。制作上的公差影响元件的电容值，实际的自谐振频率依赖于器件的公差比率。如果一个设计需要严格的考究，就要求使用昂贵的精密电容器。

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