浅谈为什么大电容滤低频小电容滤高频的问题

 

　　今天去某知名外企面试，问到了关于滤波电容时，为什么滤高频选择小电容而滤低频选择大电容的问题，面试官当时说从理论上讲电容的阻抗为1/jwC，对于高频信号，明显电容越大阻抗越小，这样不是更有利于滤掉高频信号吗？由于以前没有考虑过这个问题，所以当时也没打上来，今天在网上查了些资料，所以根据自己的理解总结下。

　　实际的电容由于存在电感效应通常需要等效成一个电容、一个电感和一个电阻的串联形式，如下图所示：

　　

　　电源滤波主要利用电容的隔直流、通交流的特性，干扰信号的频率越靠近电容的自谐振频率，干扰信号越容易被电容彻底过滤掉。大容值的电容通常具有较大的等效电感，因而其自谐振频率较小，所以比较适合用于滤除低频干扰噪声；小容值的电容通常等效电感也较小，因此自谐振频率较大，所以适合用于滤除高频干扰噪声。

　　独石电容、纸介电容、电解电容、低频瓷介（也称为铁电电容）、涤纶电容（一般是容量较大，体积较小），因介质损耗大，不适用于高、中频电路，可用于低频、电源滤波等电路中；云母电容、聚苯乙烯电容、高频瓷介、空气介质电容等（一般是容量较小，相对体积较大），介质损耗小，适合在高频、中频电路中使用。

　　理论上电容越大阻抗越小，频率越高越容易通过。理论是没错，（低频通不过小电容）--不是绝对通不过只是阻抗较大不容易通过（高频能不过大电容）理论上大电容高频更容易通过，只不过由于大电容制造工艺所限，一般都是卷制的，大电容本身分布电感比小电容要大得多，由于感抗与高频阻抗成反比关系，所以就限制了高频信号的通过，一般电源滤波回路负责人的厂家会在大电容旁边再装个瓷片小电容滤除高频干扰信号

　　电容有隔直取交的功能，当高频信号正半周到来时通过负载向电容的极板充电，当电信号正半周过去，负半周到来时原极板上被充的正电荷通过负载释放，负半周反向向电容另一端充电，负半周过去，正半周到来，正半周重新向电容充电，周而复始，电路中就产生了电流，其实，电流并没通过电容器，这就是交流信号能通过电容器，直流通不过的原因。流过电容的频率和电容的大小有关，电容越小充电时间越短，能通过的频率越高。

　　大容量的电容由于制造工艺限制存在比较大的电感，所以滤高频波反而用小电容；滤低频波用大电容主要是为了负载的电流足够和纹波足够小，如果不管这些，滤低频波也可以用小电容。

　　电容值

     
        DIP （MHz） STM （MHz）

　　1.0μF 2.5 5

　　0.1μF 8 16

　　0.01μF 25 50

　　1000pF 80 160

　　100 pF 250 500

　　10 pF 800 1.6（GHz）

　　

　　不过仅仅是参考而已，用老工程师的话说——主要靠经验。

　　更可靠的做法是将一大一小两个电容并联，

　　一般要求相差两个数量级以上，以获得更大的滤波频段。

　　一般来讲，大电容滤除低频波，小电容滤除高频波。电容值和你要滤除频率的平方成反比。

　　具体电容的选择可以用公式C=4Pi*Pi /（R * f * f ）

　　电源滤波电容如何选取，掌握其精髓与方法，其实也不难