電容的頻率特性

在探討利用電容器來降低噪聲時，充分了解電容器的特性是非常重要的。圖1為電容器的阻抗和頻率之間的關系示意圖，是電容器最基礎的特性之一。

從圖中可以看出，電容器中不僅存在電容量C，還存在電阻分量ESR(等效串聯電阻)、電感分量ESL(等效串聯電感)、與電容并聯存在的EPR(等效并聯電阻)。EPR與電極間的絕緣電阻IR或電極間有漏電流的具有相同的意義?？赡芤话愣嗍褂谩癐R”。

圖1 電容阻抗及等效電路

C和ESL形成串聯諧振電路，電容器的阻抗原則上呈上圖所示的V字型頻率特性。到諧振頻率之前呈容性特性，阻抗下降。諧振頻率的阻抗取決于ESR。過了諧振頻率之后，阻抗特性變為感性，阻抗隨著頻率升高而升高。感性阻抗特性取決于ESL。

諧振頻率可通過以下公式1計算。

公式1 電容諧振頻率計算公式

從該公式可以看出，容值越小、ESL越低的電容器，諧振頻率越高。如果將其應用于噪聲消除，則容值越小、ESL越低的電容器，頻率越高，阻抗越低，因此可以很好地消除高頻噪聲。

雖然這里說明的順序有些前后顛倒，不過使用電容器降低噪聲的對策，是利用了電容器“交流通過時頻率越高越容易通過”這個基本特性，將不需要的噪聲(交流分量)經由信號、電源線旁路到GND等。

圖2為不同容值的電容器的阻抗頻率特性。在容性區域，容值越大，阻抗越低。另外，容值越小，諧振頻率越高，在感性區域阻抗越低。

面總結一下電容器阻抗的頻率特性。

圖2 不同電容器的阻抗頻率特性

容值和ESL越小，諧振頻率越高，高頻區域的阻抗越低。

容值越大，容性區域的阻抗越低。

ESR越小，諧振頻率的阻抗越低。

ESL越小，感性區域的阻抗越低。

簡單來說，阻抗低的電容器具有出色的噪聲消除能力，不同的電容器其阻抗的頻率特性也不同，所以這一特性是非常重要的確認要點。選擇降噪用電容器時，請根據阻抗的頻率特性來選型(而非容值)。

選擇降噪用電容器時，確認頻率特性需要意識到連接的是LC的串聯諧振電路(而非電容)。

審核編輯：湯梓紅