一張圖搞懂為什么去耦電容要好幾種容值？

在設計普通電路時，工程師們通常關注的是電容的容值、耐壓值、封裝大小、工作溫度范圍、溫漂等參數。但是在高速電路上或電源系統中及一些對電容要求很高的時鐘電路中，電容已經不僅僅是電容，是一個由等效電容、等效電阻和等效電感組成的一個電路，簡單的結構如圖所示。

在設計普通電路時，工程師們通常關注的是電容的容值、耐壓值、封裝大小、工作溫度范圍、溫漂等參數。但是在高速電路上或電源系統中及一些對電容要求很高的時鐘電路中，電容已經不僅僅是電容，是一個由等效電容、等效電阻和等效電感組成的一個電路，簡單的結構如圖所示。

電容在高速電路中的等效電路

圖中，C為所需電容，ESR為等效串聯電阻，ESL為等效串聯電感，CP為等效并聯電容。

既然這是一個電路，那么就不再是一顆獨立電容那么簡單了。這個等效電路性能受很多因素的影響，在選擇這類電容時，不僅僅要關注前面提到的那些參數，還要關注在特定頻率下的等效參數，以Murata的1μF的電容為例,在諧振頻率點時，對應的等效電容為602.625nF，等效電阻為11.5356mΩ，等效電感為471.621pH。理想電容和實際電容就呈現出不一樣的性能。如圖所示是理想電容和實際電容的阻抗曲線。

理想電容和實際電容的阻抗曲線

在工程實踐中，很多工程師看到參考板設計或其他工程師設計的板子中有很多電容，覺得自己的產品按照他們的設計照搬就不一定不會出問題。其實這也不是如此，因為產品應用不同、結構也有可能不同，這就可能使得產品設計的PCB層疊不一樣、通流平面也不一樣，而這些都是會引起電源系統的不一致。

在電源系統設計中，通常都會有很多類型的電容存在，如一個電源系統中會有100μF、47μF、22μF、10μF、1μF、0.1μF等類型的電容，這么多類型的電容是否可以統一為某一種類型的電容呢？如圖所示，以電容的阻抗曲線為例，進行說明。

增加相同電容值的電路阻抗曲線圖

增加不同電容值的電路阻抗曲線圖

通過上面兩張圖對比可以看到，如果都使用相同類型的電容，雖然阻抗更低，但是去耦頻率范圍幾乎沒變化；如果使用不同種類的電容，則可以增大去耦頻率范圍。

在電源系統中并不是電容越多越好，在某些系統中如果電容多了反而會導致新的噪聲點出現。