PCB设计知识又增加了：听都没听过的电容，滤波性能竟然这么好？

edadoc2013

高速先生成员-- 黄刚

在电源网络中，电容主要是起到去耦滤波的作用，在高速先生的很多文章中都分享过这个基础的概念了，就好像下面的示意图一样。不同封装和容值的电容放到电源链路中的不同位置，能够对不同的频率进行滤波。例如放在板级上，对几十MHz以内的频段有明显效果；放在封装基板上，能把滤波频段延伸到几百MHz；放在die上，能滤到GHz以上。

为什么需要不同封装和容值的电容来共同作用呢？原因就是实际电容都有寄生电感和寄生电阻，与本身的电容组合起来产生不同频率的谐振，在谐振频点后主要呈感性，这颗电容就慢慢失效了。加上电容本身封装导致的寄生电感随着频率越高，阻抗越大，严重影响电容的效果。

所以综上所述，得到的结论就是封装大的电容一般寄生电感就大，只能滤低频的频段；封装小的电容寄生电感相对较小，可以覆盖更高频段。

那奇怪的知识点到底是什么呢？我先问问大家哈，无论是什么封装也好，什么容值也好，你们大多数用的电容是不是都是下面这个样子的啊？

对啊对啊！我们就是用这种啊？难道还有其他吗？首先我们从专业术语上说下上面这种我们最常用的电容哈，它学名就叫MLCC（Multi-layer Ceramic Capacitors），也就是多层片式陶瓷电容，是一种常用的贴片式的电容。

还是从性能上来看，他们的封装大小导致的寄生电感ESL不同，和不同的容值决定了不同的谐振频率的滤波效果。

这种就是我们用的最多的片式电容了，它的等效串联电感是由电流流经内外部电极时产生的磁通量生成，如下所示：

然后聪明的工程师通过从一点原理出发，发明了其他款式的电容，例如下面的这种叫长款逆转型电容。由于电极宽而短，电容器的电感降低，称为长度宽度逆转型电容器或 LW 逆转型电容器。如图所示的内部结构，与普通 MLCC 相比，其内部电极更宽更短，因此具有更小的ESL电感。

当然还有更厉害的，叫三端子电容。普通电容的引线电感对于电容的高频滤波是有害的，而三端电容却巧妙地利用了引线电感，构成了一个T型低通滤波器。这种电容通过并联引线设计缩短电流路径，显著降低寄生电感ESL，使其高频滤波性能优于传统两端电容器。

说到那么厉害，到底有没有一些对比的数据啊？当然有啦，我们从一些渠道上拿到同样容值下的不同电容的仿真模型，通过PDN阻抗的指标来进行对比下哈。

都是0.1uf的时候，它们的PDN阻抗如下对比如下：

都是1uf的时候，它们的PDN阻抗如下对比如下：

从上面的结果可以看到，逆转型电容比我们常用的普通电容具有更小的ESL，然后三端子电容又比逆转型电容的ESL更小，因此能够滤波的频率就更高，效果更好。

真的可以毫不夸张的说，一个三端子电容可能能顶得上5个以上普通电容的效果哈！而且逆转型电容和三端子电容并不是未来产品哦，高速先生在一些对电源性能要求很高的客户产品里面是真的有用到哦！好，今天奇怪的电容知识就先说到这了！

pretty_hh

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