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关于旁路电容的深度对话 通过一次关于基本知识的对话，让我们深入考察那没有什么魅力但是极其关键的旁路电容 和去耦电容。 编辑引言：旁路电容是关注度低、没有什么魅力的元器件，一般来说，在许多专题特写中 不把它作为主题，但是，它对于成功、可靠和无差错的设计是关 键。来自Intersil 公司的作 者DavidRitter 和TamaraSchmitz 参加了关于该主题的进一步对话。本文是对话的第一部分。 Dave和Tamara信仰辩论的价值、教育的价值以及谦虚地深入讨论核心问题的价值；简而言 之，为了获取知识而展开对一个问题的讨论。下面请“聆听”并 学习。 David: 有一种观念认为，当我们做旁路设计时，我们对低频成分要采用大电容(微法级)， 而对高频成分要采用小电容(纳法或皮法级)。 Tamara: 我赞成，那有什么错吗？ David: 那听起来很好并且是有意义的，但是，问题在于当我在实验室中验证那个规则时并 未得到我们想要的结果！我要向您发出挑战，Tamara博士。 Tamara: 好啊！我无所畏惧。 David: 让我们看看，你有一个电压调整器并且它需要电源。电源线具有一些串联阻抗(通常 是电感以及电阻)，这样对于短路来说，它在瞬间提供的电流就不会出现大变化。它需要有 一个局部电容供电，如图1所示。 (原文件名:图1：旁路电容的功能.jpg) 引用图片 图1：旁路电容的功能。 Tamara: 我到目前均赞成你的观点。那就是旁路的定义。Dave，接着说吧。 David: 例如，有些人可能用0.1μF 电容进行旁路。他们也可能用一个1000pF 的电容紧挨 着它以处理更高的频率。如果我们已经采用了一个0.1 μF 的电容，那么，紧挨着它加一个 1000pF电容就没有意义。它会增加1%的容值，谁会在意？ Tamara: 然而，除了电容值之外，有更多要研究的内容。这两种数值的电容均不理想。 David: 我们必须考察0.1 μF 的实际电路；它存在有效串联电阻(ESR)以及有效串联电感 (ESL)。 Tamara: 有时候，你还要把介质损耗一项当成一个并联电阻来考虑，如图2所示。 (原文件名:图2：旁路电容的模型.jpg) 引用图片 图2：旁路电容的模型。 David: 现在，当我们遇到具有瞬态特性的这一损耗时，我们假设0.1μF 电容的ESL 远远 大约1000pF 的电容。我们需要某一器件在短 期内供电，因ESL 的存在而让0.1μF 的电容 做不到这一点。假设就在于1000pF的电容具有更低的ESL，因此，能够提供更好的电流。 Tamara:ESL 与你获得以及封装的电容的类型有关。其数值可能完全独立于电容本身的尺寸 和数值，如图3所示。 David: (显示出对年轻同事所具有的知识的惊讶) Tamara: 我曾经看到过一些人把100 nF、10nF 和1 nF 的电容分级并联起来使用，它们可 能均采用相同的封装，例如0402，因 为这些电容通常就是采用这种封装形式。然而，每一 种0402封装均具有相同的ESL，因为它们具有相同的电感以及相同的高频响应，因此，这 么安装电容于事 无补。 (原文件名:图3：旁路电容的阻抗.jpg) 引用图片 图3：旁路电容的阻抗。 David: 我们在实验室中所发现的问题在于，各种封装均是类似的。我们所采用的大多数陶 瓷电容均为面积是0805或0603的电容。我测试发现，把06030.1μF 电容挨着0603100pF 电容安装，效果上不如仅仅采用两个06030.1μF的电容。 Tamara: 那是完全有可能。我猜测，你所处的频率范围就是06030.1μF 电容被最优化的频 率范围。 (原文件名:图4：相同尺寸和不同尺寸的电容的阻抗比较。.jpg) 引用图片 图4：相同尺寸和不同尺寸的电容的阻抗比较。 David: 是的，ESR 和ESL 是原数值的一半且非常管用。在这些应用中，我所研制的开关 调整器的工作频率大约为1MHz。 Tamara: 在你的情况下，要调整电容的数值以及封装，以改善对你没有兴趣的那个频率范 围的旁路网络。图4假设我们谈论的是相同类型的电容(陶瓷电容)。其它类型的电容—如钽 电容—具有更高的ESR，因此，整个曲线突起。另一方面，有时可能全部要采用钽电容。 David: 我们现在讲讲历史。过去，人们采用他们手上能用的一切元器件。那时，你无法获 得封装小的100μF电容，你不得不通过缩短旁路电 容器上的引线来改善旁路网络。当今的 大电容的尺寸正逐渐缩小类似于较小电容所