由于电容自身的频率特性以及器件在 PCB 上面的 layout，在噪声抑制的效果也会受到影
响，本章描述去耦电容的频率特性以及噪声抑制的影响。

1. 电容的频率特性

非理想情况下，电容器件的分布式参数等效电路如图 3-1. 电容的分布式参数等效电路。C 代表标称电容;RP 代表绝缘电阻和漏电流，去耦作用时 RP 的影响较小可以忽略;RS 为等 效串联电阻 ESR，代表电容的引脚&电极;L 代表等效串联电感，代表引脚& 电极的寄生 电感。RDA 和 CDA 代表电容的电解质损耗 DA 现象的参数，电容在精密应用中才会使用， DA 会导致精度错误。在去耦应用中，电容的去耦参数不重要可以忽略。综上影响去耦电 容的关键参数是 C，ESR，ESL。

1.1 MLCC

多层陶瓷电容器 MLCC 因优良的频率特性而广泛使用，其电容器的阻抗呈现出 V 形的频 率特性，如图电容的频率特性图所示。

随着在频率的增加，在自谐振点之前电容处于容性区域，阻抗几乎呈线性下降;经过 自谐振点之后进入感性区域，阻抗几乎线性上升。如图谐振点的阻抗为 ESR，容性区 域的阻抗与电容的标称容值 C 相关，容值越大阻抗越小;感性区域的阻抗与 ESL 相 关，ESL 越大阻抗越大。为了较高频率范围内选择阻抗较低的电容，需要选低 ESR 和 ESL 的电容。

如图不同容值的 0603 封装 MLCC 的 S21 参数，在容性区域的特性曲线几乎是分开 的，但是在感性区域高度重合为一条线，这里是因为相同封装的 MLCC 等效电感 ESL 影响。

1.2 LW逆转电容

MLCC 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，如图 MLCC 中等效串联电感产生机理，可以通过改变电极，改变电流通路和电流分布来改变等效串联 电路。

图 LW 逆转电容器件结构图显示了由于电极宽而短，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。根据图所示的内部结构，与普通 MLCC 相比，其 内部电极更宽更短。

1.3 三端子电容

减小 ESL 的另一种方法是使用三端子电容(馈通滤波器/穿心电容)。图三端子电容 实物图以及等效电路举例显示了三端子电容器。这种电容为具有杰出频率特性的 MLCC， 有电路接线用于减小等效串联电感。

如 图 3-7. 使用三端子电容减小 ESL 机理所示三端子电容由输入端、输出端构成，来进
入组件的噪声路径。因此，内部电极产生的电感分成三路形成 T 型电路。当将三端子电容 的输入端和输出端连接至噪声路径，输入/输出方向的等效串联电感串行进入噪声路径，增 加了插入损耗(提高了静躁效果)。此外，旁路方向的等效串联电感仅在接地区域，为 MLCC 的一半。图 3-6. 三端子电容实物图以及等效电路所示的三端子电容通过在电容左 右两侧设计两个地电极进一步减小了接地电感。

三端子电容包括了在 10pH 至 20pH 旁路方向三端子电容器等效串联电感，对于某些模型 来说，其电感为传统 MLCC 的 1/30 甚至更小。可以预期在超过 1GHz 的高频情况下， 会有很好的旁路效果。

图 三端子电容插入损耗特特性对比了 MLCC 和 三端子电容器的插入损耗。其尺寸 都为 1.6x0.8mm，电容为 1μF。结果是频率大于 100MHz 时，三端子电容器比 MLCC 的插入损耗大 35dB。

低特性阻抗的宽线路将会应用于电源电路(正如此试验所示)，三端子电容器将会是静躁 更好的选择。

2. 电容layout

我们讨论的去耦电容的 S21 即插入损耗特性是在理想条件下 PCB 上的电容，当电容贴封 在 PCB 上时，由于寄生参数影响可能会出现等效电感变化，如图 电容安装时走线影 响。当电容在 PCB 上安装时焊盘走线和 VIA 就会产生寄生电感。通过在 PCB 上安装而产 生元件电感(ESLPCB)因素时，电容器的插入损耗特性出现变化;

考虑到 PCB 寄生电感的电容器频率特性并且观察到插入损耗在电感区(高频范围)减少。

当电容器用于抑制高频噪声时，应使用厚而短的电线来设计以便于此安装电感 ESLPCB 可 以变小。除了插入损耗(噪声抑制效果)，从电源阻抗的观点看，ESLPCB 必须保持为小。

3. 电容安装位置与干扰路径

按照噪声路径和电容器安装位置，当安装电容器时，安装的电感 ESLPCB 可能出现变化。 例如，如图 去耦电容安装在噪声路径上所示，当电容器定位在噪声路径时，来自电 容器安装模式以及过孔的 ESLPCB，使其相对变小。另一方面，如图 3-12. 去耦电容安装 在噪声路径的分流路径上面所示，如果安装位置设定在噪声路径的另一边，从电源终端到 安装位置的所有线路都包括在 ESLPCB 中，使其变大。在这种情况下，高频区的电容器的 效果就会减弱。我们应把这种远离噪声路径的线路称为“支路线路”。

当该配置模式像电源线路一样复杂，并且有多种电源终端排放噪声时，考虑到噪声源
以及与电容器相配应的传输路径，很有必要放置电容器，这样就不存在分支线路。

当该配置模式像电源线路一样复杂，并且有多种电源终端排放噪声时，考虑到噪声源 以及与电容器相配应的传输路径，很有必要放置电容器，这样就不存在分支线路。去 耦电容安装在噪声路径上面的去耦效果较好，能够有效衰减噪声;而将去耦电容安装 在噪声分流路径上面的去耦效果不佳，噪声衰减效果相对于前一种会低 10dB。、

4. 多个电容并联及反谐振

当去耦电容的容值不足或者电容寄生参数 ESR 和 ESL 较大，难以满足设计的目标阻抗和 插入阻抗时就需要并联多个电容器，如图. 电容并联可能出现的反谐振实例。当并联 多个电容时，需要注意电容并联的的反谐振现象，特别是两个容值差距较大的电容并联， 或者两个相同容值但是间隔较远的情况。

如图 电容并联等效电路和反谐振频率特性和图 电容并联反谐振原理，

反谐振 现象是两个电容之间自谐振频率不同时的一种现象，并且的自谐振点发生在一个电容的电 感区以及另一个电容的电容区，造成总的阻抗增加，所有插入损耗 IL 会在反谐振区域变 小。

如图电容并联反谐振抑制案例通过下面方法可以防止电容并联的反谐振:
 在两个电容之间串入谐振抑制器件如，磁珠或电感，组成PI型滤波;
 调节两个电容的容值，以调整自谐振频率;
 当使用不同容值的电容时，电容之间的数量级差别不超过1;
 替换使用低ESL和ESR的高性能电容。