前言

通過(guò)了解電容的頻率特性，可以判斷電源電路的噪聲抑制能力、電壓波動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定能力等。有些人可能會(huì)覺(jué)得電容的頻率特性是高頻信號(hào)的事，我的電路都是低頻信號(hào)，所以不怎么關(guān)心，殊不知即便你的電路是低頻電路，但是只要你的電路需要供電，那么高頻干擾也能順著你家電線來(lái)找上門的，所以電容的頻率特性是電路設(shè)計(jì)中必不可少的重要參數(shù)。

理想電容器的頻率特性

理想電容器是一個(gè)只有電容值的元件，它的阻抗（Zc）與頻率（f）成反比，即Zc = 1/(2πfC)。這意味著理想電容器的阻抗隨著頻率的增加而減小，從而提高了通過(guò)交流信號(hào)的能力。理想電容器在直流信號(hào)下表現(xiàn)為開(kāi)路，而在無(wú)窮高頻下表現(xiàn)為短路。

實(shí)際電容器的頻率特性

實(shí)際電容器并不是一個(gè)純粹的電容元件，它還包含了等效串聯(lián)電阻（ESR）和等效串聯(lián)電感（ESL），這些參數(shù)會(huì)影響電容器的阻抗特性。實(shí)際電容器的阻抗可以表示為：

Zc = ZESL + ZC + ZESR

其中ZESL = 2πfL，ZC = 1/(2πfC)，ZESR = R。

從上式可以看出，實(shí)際電容器的阻抗并不是隨著頻率增加而單調(diào)減小，而是形成了一個(gè)V形曲線。在低頻段，阻抗主要由ESR決定，隨著頻率增加，阻抗逐漸減小。在中頻段，阻抗主要由電容決定，隨著頻率增加，阻抗繼續(xù)減小。在高頻段，阻抗主要由ESL決定，隨著頻率增加，阻抗開(kāi)始增大。因此，實(shí)際電容器在某一特定頻率下會(huì)有一個(gè)最小阻抗值，這個(gè)頻率稱為自諧振頻率（SRF）。在SRF以下，電容器表現(xiàn)為一個(gè)主要由ESR和C組成的低通濾波器，在SRF以上，電容器表現(xiàn)為一個(gè)主要由ESL和C組成的高通濾波器。

不同類型電容器的頻率特性

鋁電解電容器是一種常見(jiàn)的大容量、低成本的電容器，它由兩個(gè)鋁箔作為極板，中間夾有一層液態(tài)或固態(tài)介質(zhì)。鋁箔上有一層氧化鋁膜作為絕緣層。鋁電解電容器具有較高的ESR和ESL，因此它們?cè)诟哳l下的阻抗較大，不適合用于高速信號(hào)或去耦應(yīng)用。鋁電解電容器也受到溫度、濕度和老化等因素的影響，導(dǎo)致其參數(shù)變化較大。

鉭電解電容器是一種小型、高穩(wěn)定性的固態(tài)電解電容器，它由鉭粉作為極板，中間夾有一層錳酸鹽或聚合物作為介質(zhì)。鉭粉上有一層氧化鉭膜作為絕緣層。鉭電解電容器具有較低的ESR和ESL，因此它們?cè)诟哳l下的阻抗較小，適合用于高速信號(hào)或去耦應(yīng)用。鉭電解電容器也具有較好的溫度特性和長(zhǎng)壽命，但是它們的容量較小，且價(jià)格較高。

多層陶瓷電容器是一種廣泛應(yīng)用的表面貼裝電容器，它由多層陶瓷介質(zhì)和金屬電極疊加而成。多層陶瓷電容器具有較低的ESR和ESL，因此它們?cè)诟哳l下的阻抗較小，適合用于高速信號(hào)或去耦應(yīng)用。多層陶瓷電容器也具有較小的體積、較大的容量范圍和較低的成本，但是它們的介質(zhì)材料會(huì)受到電場(chǎng)、溫度和時(shí)間等因素的影響，導(dǎo)致其容值變化較大。