電容器是電路中zui基本的元件之一,，利用電容濾除電路上的高頻騷擾和對(duì)電
源解耦是所有電路設(shè)計(jì)人員都熟悉的。但是,，隨著電磁干擾問(wèn)題的日益突出,，特
別是干擾頻率的日益提高，由于不了解電容的基本特性而達(dá)不到預(yù)期濾波效果的
事情時(shí)有發(fā)生,。本文介紹一些容易被忽略的影響電容濾波性能的參數(shù)及使用電容
器抑制電磁騷擾時(shí)需要注意的事項(xiàng),。

　　1電容引線的作用在用電容抑制電磁騷擾時(shí)，zui容易忽視的問(wèn)題就是電容引
線對(duì)濾波效果的影響,。電容器的容抗與頻率成反比,，正是利用這一特性，將電容
并聯(lián)在信號(hào)線與地線之間起到對(duì)高頻噪聲的旁路作用,。然而,，在實(shí)際工程中，很
多人發(fā)現(xiàn)這種方法并不能起到預(yù)期濾除噪聲的效果,，面對(duì)頑固的電磁噪聲束手無(wú)
策,。出現(xiàn)這種情況的一個(gè)原因是忽略了電容引線對(duì)旁路效果的影響。

　　實(shí)際電容器的電路模型如圖1 所示,，它是由等效電感（ESL）,、電容和等效
電阻（ESR ）構(gòu)成的串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。

　　理想電容的阻抗是隨著頻率的升高降低,，而實(shí)際電容的阻抗是圖1所示的網(wǎng)
絡(luò)的阻抗特性,，在頻率較低的時(shí)候，呈現(xiàn)電容特性，即阻抗隨頻率的增加而降低,，
在某一點(diǎn)發(fā)生諧振,，在這點(diǎn)電容的阻抗等于等效串聯(lián)電阻ESR.在諧振點(diǎn)以上，由
于ESL 的作用,，電容阻抗隨著頻率的升高而增加,，這是電容呈現(xiàn)電感的阻抗特性。
在諧振點(diǎn)以上,，由于電容的阻抗增加,，因此對(duì)高頻噪聲的旁路作用減弱，甚至消
失,。

　　電容的諧振頻率由ESL 和C共同決定,，電容值或電感值越大，則諧振頻率越
低,，也就是電容的高頻濾波效果越差,。ESL 除了與電容器的種類有關(guān)外，電容的
引線長(zhǎng)度是一個(gè)十分重要的參數(shù),，引線越長(zhǎng),，則電感越大，電容的諧振頻率越低,。
　　根據(jù)LC電路串聯(lián)諧振的原理,，諧振點(diǎn)不僅與電感有關(guān)，還與電容值有關(guān),，電
容越大,，諧振點(diǎn)越低。許多人認(rèn)為電容器的容值越大,，濾波效果越好,，這是一種
誤解。電容越大對(duì)低頻干擾的旁路效果雖然好,，但是由于電容在較低的頻率發(fā)生
了諧振,，阻抗開(kāi)始隨頻率的升高而增加，因此對(duì)高頻噪聲的旁路效果變差,。表1
是不同容量瓷片電容器的自諧振頻率,，電容的引線長(zhǎng)度是1.6mm （你使用的電容
的引線有這么短嗎,？）,。

表1

　　盡管從濾除高頻噪聲的角度看，電容的諧振是不希望的,，但是電容的諧振并
不是總是有害的,。當(dāng)要濾除的噪聲頻率確定時(shí)，可以通過(guò)調(diào)整電容的容量，使諧
振點(diǎn)剛好落在騷擾頻率上,。

　　2.溫度的影響由于電容器中的介質(zhì)參數(shù)受到溫度變化的影響,，因此電容器的
電容值也隨著溫度變化。不同的介質(zhì)隨著溫度變化的規(guī)律不同,，有些電容器的容
量當(dāng)溫度升高時(shí)會(huì)減小70% 以上,，常用的濾波電容為瓷介質(zhì)電容，瓷介質(zhì)電容器
有超穩(wěn)定型：COG 或NPO ,，穩(wěn)定型：X7R ,，和通用型：Y5V 或Z5U 三種。

　　COG 電容器的容量幾乎隨溫度沒(méi)有變化,，X7R 電容器的容量在額定工作溫度
范圍變化12% 以下,，Y5V 電容器的容量在額定工作溫度范圍內(nèi)變化70% 以上。這
些特性是必須注意的,，否則會(huì)出現(xiàn)濾波器在高溫或低溫時(shí)性能變化而導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)
生電磁兼容問(wèn)題,。

　　COG 介質(zhì)雖然穩(wěn)定，但介質(zhì)常數(shù)較低,，一般在10～100 ,，因此當(dāng)體積較小時(shí)，
容量較小,。X7R 的介質(zhì)常數(shù)高得多,，為2000～ 4000 ，因此較小的體積能產(chǎn)生較
大的電容,，Y5V 的介質(zhì)常數(shù)zui高,，為5000～ 25000. 許多人在選用電容器時(shí)，片
面追求電容器的體積小,，這種電容器的介質(zhì)雖然具有較高的介質(zhì)常數(shù),，但溫度穩(wěn)
定性很差，這會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的溫度特性變差,。這在選用電容器時(shí)要特別注意,，尤其
是在軍用設(shè)備中。

　　3.電壓的影響電容器的電容量不僅隨著溫度變化,，還會(huì)隨著工作電壓變化,，
這一點(diǎn)在實(shí)際工程必須注意。不同介質(zhì)材料的電容器的電壓特性如圖3 所示,。從
圖中可以看出,，X7R 電容器在額定電壓狀態(tài)下，其容量降為原始值的70% ,，而Y5V
電容器的容量降為原始值的30% ,！了解了這個(gè)特性,，在選用電容時(shí)要在電壓或電
容量上留出余量，否則在額定工作電壓狀態(tài)下,，濾波器會(huì)達(dá)不到預(yù)期的效果,。

　　5.穿心電容的使用在實(shí)際工程中，要濾除的電磁噪聲頻率往往高達(dá)數(shù)百M(fèi)Hz ,，
甚至超過(guò)1GHz. 對(duì)這樣高頻的電磁噪聲必須使用穿心電容才能有效地濾除,。普通
電容之所以不能有效地濾除高頻噪聲，是因?yàn)閮蓚€(gè)原因,，一個(gè)原因是電容引線電
感造成電容諧振,，對(duì)高頻信號(hào)呈現(xiàn)較大的阻抗，削弱了對(duì)高頻信號(hào)的旁路作用,；
另一個(gè)原因是導(dǎo)線之間的寄生電容使高頻信號(hào)發(fā)生耦合,，降低了濾波效果。穿心
電容之所以能有效地濾除高頻噪聲,，是因?yàn)榇┬碾娙莶粌H沒(méi)有引線電感造成電容
諧振頻率過(guò)低的問(wèn)題,，而且穿心電容可以直接安裝在金屬面板上，利用金屬面板
起到高頻隔離的作用,。但是在使用穿心電容時(shí),，要注意的問(wèn)題是安裝問(wèn)題。穿心
電容zui大的弱點(diǎn)是怕高溫和溫度沖擊,，這在將穿心電容往金屬面板上焊接時(shí)造成
很大困難,。許多電容在焊接過(guò)程中發(fā)生損壞。特別是當(dāng)需要將大量的穿心電容安
裝在面板上時(shí),，只要有一個(gè)損壞,，就很難修復(fù)，因?yàn)樵趯p壞的電容拆下時(shí),，會(huì)
造成鄰近其它電容的損壞,。

　　隨著電子設(shè)備復(fù)雜程度的提高，設(shè)備內(nèi)部強(qiáng)弱電混合安裝,、數(shù)字邏輯電路混
合安裝的情況越來(lái)越多,，電路模塊之間的相互騷擾成為嚴(yán)重的問(wèn)題。解決這種電
路模塊相互騷擾的方法之一是用金屬隔離艙將不同性質(zhì)的電路隔離開(kāi),。但是所有
穿過(guò)隔離艙的導(dǎo)線要通過(guò)穿心電容,，否則會(huì)造成隔離失效。當(dāng)不同電路模塊之間
有大量的聯(lián)線時(shí),，在隔離艙上安裝大量的穿心電容是十分困難的事情,。為了解決
這個(gè)問(wèn)題，國(guó)外許多廠商開(kāi)發(fā)了“濾波陣列板”,，這是用特殊工藝事先將穿心電
容焊接在一塊金屬板構(gòu)成的器件,，使用濾波陣列板能夠輕而易舉地解決大量導(dǎo)線
穿過(guò)金屬面板的問(wèn)題。但是這種濾波陣列板的價(jià)格往往較高,，每針的價(jià)格約30元,。

　　1999年，北京天亦通公司開(kāi)發(fā)成功了TLZ – 1系列濾波陣列板（申請(qǐng)中）,。
這種濾波陣列板的濾波性能接近國(guó)外產(chǎn)品,，但價(jià)格僅為國(guó)外產(chǎn)品的1/10以下。TLZ
– 1系列濾波陣列板的密度是標(biāo)準(zhǔn)2.54mm,，可以直接與扁平電纜插座配合,，便于
安裝，可廣泛用于電子設(shè)備的濾波隔離,。