我一直明白,并联使用较小电容器的目的是在较高频率下提供比较大电容器低的阻抗,因为较高电容的电容器“通常”具有较大的封装,因此寄生电感在一定频率和更高的频率上抵消了它们的电容.
但是,如果两个盖子具有相同的包装(在这种情况下为0402),那么有什么好处吗?
我一直明白,并联使用较小电容器的目的是在较高频率下提供比较大电容器低的阻抗,因为较高电容的电容器“通常”具有较大的封装,因此寄生电感在一定频率和更高的频率上抵消了它们的电容.
但是,如果两个盖子具有相同的包装(在这种情况下为0402),那么有什么好处吗?
这是一个有点争议的话题。有些人似乎觉得超出谐振的电容对旁路没有好处。其他人指出,即使经过谐振,该部件基本上也只是一个非常小的接地短路电感,它仍然具有相当低的阻抗。
Murata 的此图显示了同一封装 (0402) 中三个不同电容器值的阻抗(大小)与频率的关系:
这表明在高值部分(如 0.1 uF)通过谐振后,低值部分(如 0.01 uF)在它也达到谐振之前几乎没有达到较低的阻抗,其行为变得由其电感寄生控制,这基本上是与高价值部分相同。
也就是说,正如其他人所指出的那样,您可以并联的电容器越多,您就越能减少零件整体的串联电阻和电感;因此,添加更多部件至少会有所帮助。
编辑:
我还应该指出,如果您开始考虑较大封装中的较大值,例如 0805 中的 1 uF 和电解 A 尺寸封装中的 10 uF,您肯定可以提高较低频率(低于 10 MHz)下的阻抗。
假设对于给定的封装尺寸,电感基本上是固定的,那么较低值的电容将具有较高的 SRF,在此附近它将更有效地去耦。每个值中的一个以上会降低电感/ESR 以降低该频率附近的阻抗。不同值的集合在所需的整个范围内提供低阻抗。
这份Xilinx 文档(xapp623) 非常详细地介绍了去耦的来龙去脉以及使用不同值的原因。
引用相关部分 - 他们说:
电容有效频率
每个电容器都有一个窄频带,在该频带中作为去耦电容器最有效。在这个频带之外,它确实对 PDS 有一些贡献,但总的来说它要小得多。一些电容器的频带比其他电容器更宽。电容的ESR决定了电容的品质因数(Q),它决定了有效频带的宽度。钽电容的有效频带一般很宽,而 X7R 和 X5R 贴片电容的 ESR 较低,一般有效频带很窄。有效频带对应于电容器的谐振频率。理想电容器仅具有容性特性,而真正的非理想电容器也具有寄生电感 ESL 和寄生电阻 ESR。这些寄生效应串联形成一个 RLC 电路(图 3)。与该 RLC 电路相关的谐振频率是电容器的谐振频率。
你是对的:好处不是由于不同的值,而是因为它们是并联的,有效地将集总 ESR 和高频电感减半。正如约翰逊先生[8.2.4] 所说:
获得极低电感的最佳方法是并联许多小电容器。
不同的 ESR 值对 10MHz 以上的信号或噪声很重要;100MHz 以上,只有封装(引线)电感很重要。
然而,这让我想起了 Donald Knuth 重复的另一句话:
过早的优化是万恶之源。
由于相邻电容器之间的谐振,并联电容器可能会产生不良影响。例如,使用上面评论中显示的数据,0402 外壳尺寸中的等效电感约为 0.4nH。通过对并联 0.1uF 和 0.01uF 电容器(每个电容器串联 0.4nH)的 spice 仿真,两个 0402 电容器封装在大约 60 MHz 处并联谐振,随后在大约 80 MHz 处串联谐振。随着射频旁路,这可能变得至关重要。