无脑：手把手教大家如何利用目标阻抗计算电容量

今天，小编将在这篇文章中手把手教大家如何利用目标阻抗计算电容量，通过阅读这篇文章，大家可以学会电容量的计算方法，主要内容如下。

一、什么是阻抗

阻抗是表示元件性能或一段电路电性能的物理量。交流电路中一段无源电路两端电压峰值(或有效值)Um与通过该电路电流峰值(或有效值)Im之比称为阻抗，用z表示，单位为欧姆(Ω)。在U一定的情况下，z越大则I越小，阻抗对电流有限制的作用。

在电路中，物体对电流的阻碍的作用称为电阻。除了超导体，所有物质均具有电阻，只是电阻值各有不同。电阻较小的物质称为良导体，例如金属；而电阻极大的物质称为绝缘体，例如木头和塑料。另外，还有一种介于两者之间的物质，称为半导体。超导体则是一种电阻值为零的物质。目前已经发现的超导体都要求在足够低的温度和足够弱的磁场条件下，其电阻率才为零。

在直流电和交流电中，电阻对两种电流都有阻碍作用。作为常见元器件，电阻、电容和电感在电路中各自扮演着不同的角色。其中，电容和电感对交流电和直流电的作用与电阻有所不同。电容在电路中是“隔直通交”，即对直流电有隔断作用，使直流电不能通过，而交流电可以通过。而且随着电容值的增大或者交流电的增大，电容对交流电的阻碍作用减小。这种阻碍作用可以理解为“电阻”，但并不等同于电阻。

二、利用目标阻抗计算电容量

为了清楚的说明电容量的计算方法，我们用一个例子。要去耦的电源为1.2V，容许电压波动为2.5%，最大瞬态电流 600mA，

第一步：计算目标阻抗

第二步：确定稳压电源频率响应范围。

和具体使用的电源片子有关，通常在 DC 到几百 kHz 之间。这里设为 DC 到 100kHz。在100kHz 以下时，电源芯片能很好的对瞬态电流做出反应，高于 100kHz 时，表现为很高的阻抗，如果没有外加电容，电源波动将超过允许的 2.5%。为了在高于 100kHz 时仍满足电压波动小于 2.5%要求，应该加多大的电容？

第三步：计算 bulk 电容量

当频率处于电容自谐振点以下时，电容的阻抗可近似表示为：

频率 f 越高，阻抗越小，频率越低，阻抗越大。在感兴趣的频率范围内，电容的最大阻抗不能超过目标阻抗，因此使用 100kHz 计算（电容起作用的频率范围的最低频率，对应电容最高阻抗）。

第四步：计算 bulk 电容的最高有效频率

当频率处于电容自谐振点以上时，电容的阻抗可近似表示为：

频率 f 越高，阻抗越大，但阻抗不能超过目标阻抗。假设 ESL 为 5nH，则最高有效频率为：

样一个大的电容能够让我们把电源阻抗在100kHz 到1.6MHz  之间控制在目标阻抗之下。当频率高于1.6MHz 时，还需要额外的电容来控制电源系统阻抗。

第五步：计算频率高于1.6MHz  时所需电容

如果希望电源系统在500MHz  以下时都能满足电压波动要求，就必须控制电容的寄生电感量。必须满足

所以有：

假设使用 0402 封装陶瓷电容，寄生电感约为 0.4nH，加上安装到电路板上后

过孔的寄生电感（本文后面有计算方法）假设为 0.6nH，则总的寄生电感为 1 nH。为了满足总电感不大于 0.16 nH 的要求，我们需要并联的电容个数为：1/0.016=62.5 个，因此需要 63 个 0402 电容。

为了在 1.6MHz 时阻抗小于目标阻抗，需要电容量为：

因此每个电容的电容量为 1.9894/63=0.0316 uF。

综上所述，对于这个系统，我们选择 1 个 31.831 uF 的大电容和 63 个 0.0316 uF 的小电容即可满足要求。

以上便是小编此次想要和大家共同分享的如何利用目标阻抗计算电容量的内容，如果你对本文内容感到满意，不妨持续关注我们网站哟。最后，十分感谢大家的阅读，have a nice day！