实际电容的特性最主要受封装结构和介质材料的影响。
从封装形式式上看,有引线式和贴片式两种,贴片电容是靠悍锡直接贴装在
PCB上的,其寄生电感要比引线电容小很多,所以更适合高频电路使用。有时,同样的数值、同样的介质材料,但不同厂家的电容封装大小却可能不同,其基本判断方法是:如果对于较大值的电容(大于10uF),一般封装较小的比封装较大的具有更小的ESL和ESR。但对于数值小的电容来说,就不能简单地通过外形大小判断,而是需要厂家提供的实际数据或实际测量的结果。根据介质不同,电容又可分为陶瓷、云母、纸质、薄膜、电解等几种。
目前,在数字电路
PCB设计中使用最广泛的是陶瓷电容,它具有介电系数高、绝缘度好、温度特性佳等优点,适合做成高密度、小尺寸的产品。
应用于陶瓷电容较常见的介质有3种:Z5U(2E6)、X7R(2X1)、NPO(C0G)。Z5U具有较高的介电常数,常用于标称容量较高的大容量电容,其1206贴片封装的电容值可以达到0.33uF,它的温度特性较差,最好应用于10~85°C范围之内。由于Z5U成本较低,所以广泛用于对容量、损耗要求不高的场合。X7R材料比Z5U介电常数低,所以同样的1206封装,最大只能达到0.12uF的容量,但其电气性能较稳定,随温度、电压、时间的改变,其特性变化并不显著,属稳定型电容材料,适用于隔直、耦合、旁路、滤波电路及可靠性要求较高的中、低类场合。NPO材料的电气特性最稳定,基本上不随温度、电压、时间的改变而改变,属超稳定型、低损耗电容材料,适用于对稳定性、可靠性要求较高的高频、超高频的场合。
通过对以上电容特性的分析可知,高频的小电容对瞬间电流的反应最快。例如,一块IC附近有两个电容,一个是2.2uF,另一个是0.01uF。当IC同步开关输出时,瞬间提供电流的肯定是0.01uF的小电容,而2.2uF的电容则会过一段时间才响应,即便小电容离IC远一些,只要它的寄生电感(包括引线和悍盘电感)比大电容小,那么它依然是瞬间电流的主要提供者。所以,高速设计中的关键就是高频小电容的处理,要尽可能摆放得离芯片电源引脚近一些,以达到最佳的旁路效果。
高速PCB布线中对电容处理的要求,简单地说就是要降低电感。实际在布局中的具体措施主要有以下几点。
1,减小电容引线/引脚的长度。
2,使用宽的连线。
3,电容尽量靠近器件,并直擬口电源引脚相连。
4,降低电容的高度(使用表贴型电容)。
5,电容之间不要共用过孔,可以考虚打多个过孔接电源/地。
6,电容的过孔尽量靠近焊盘(能打在悍盘上最佳),如上图所示。