创易讲座系列三：贴片电容的基础知识及细节

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1、创易讲座系列三：贴片电容的基础知识及细节我们常说的贴片电容，一般指贴片瓷片电容，其材料为高绝缘高介电常数的介质，外形如图需要注意的是，瓷片电容焊盘与电容介质之间不是很牢固，有些板子比较薄，PCB上焊了电容后，很容易出现板子变形导致电容焊盘与电容介质断裂，这种表面上看不出来，实际上已经损坏。还有一些多块PCB拼版的，分板的时候用手攀，也会导致电容损坏，尤其100nF0402电容，曾出现多次问题。内部结构，是由多层的电极相互叠起来。电容常用的封装为0402、0603、0805三种。0402目前最大容量1uF，据说也有2.2uF0603目前最大容量10uF0805目前最大容量22uF以上是电容封

2、装选型必须要知道的，并且在最高容量下，耐压一般都是很低的，只有6V附近，并且价格比较高，接近于钽电容，具体参数请参考相关型号的文档。电容的容量不是一个常数，而是变化的，它的电容的容量值跟当前温度、当前的直流电压有关、还跟用什么类型的介质材料有关。下图为X5R与Y5V两种材料之间的温度与容量之间的差别，蓝色线为X5R，红色线为Y5V直流电压不同，而容量不同，一般的讲，直流电压越高，电容值降低，并且这个跟材料有很大的关系，电容的频率特性如下图，电容等效为电阻电容电感的串联，因为有导线，就有电阻，有长度，就有电感，有压差就有电容。高频下，核心是利用电容的谐振频率，所以一个电容的谐振点非常重要，这

3、是高频的基础。在高频下，一般用到电容的三个特征：1：利用谐振点进行带通耦合信号：比如33pF电容的谐振点为1256MHz,对应阻抗为0.15，它在900MHz下阻抗为2.61，1800MHz下阻抗为2.87，比如旋风001手机开发模块，因为是双频，要支持900和1800MHz，所以取33pF作为带通耦合器就非常合适。2：利用谐振点吸收退藕电源干扰：还是33pF，在旋风001手机开发模块上，作为电源退藕大量使用，因为手机本身会产生900和1800两个频率，分布在各个电源、信号上，需要用33pF把这个信号吸收掉，以免干扰别的设备，尤其是音频mic部分。3：匹配：与电感一起实现阻抗匹配，这个时候

4、就不是采用谐振点了，而是利用它的电容或者电感特性，因为超过电容谐振点，电容就变成了电感。实际意义上讲，在高频下，电容跟电感是相互转换的，这个完全取决于工作频点，所以大家不要拘泥于是电容还是电感，只是知道这是一个曲线即可。电容一般有四种材料1：C0G这个材料性能最好，电容稳定可靠，但容量比较小，适合做高频小容量电容。以0402为例，从0.5pF~1nF2：X7R这个材料性能不错，电容稳定性也可以，但容量中等偏下，适合做高频中容量电容。以0402为例，从220pF~100nF3：X5R这个材料容量可以做大，电容稳定性还可以，适合做大容量电容,适合做大容量电容。以0402为例，从56nF~1uF

5、3：Y5V这个材料容量可以做大，电容容量范围宽，稳定性差，适合做大容量电容。以0402为例，从2.2nF~1uF以上从性能上讲C0G>X7R>X5R>Y5V本人不建议用Y5V，用万用表测1uF电容，估计容量只有0.6uF，因为他的电压、温度指标太差了，不知道的还以为是假的。C0G大量使用在高频上，首选推荐，其次是X7R或者X5R。具体细节，请下载创易提供的murata电容电感参数工具在嵌入式领域，一般电源退藕都用到0.1uF，也就是100nF，这个的基本原理也是电容的谐振点，比如0805100nF电容的谐振频率是23MHz,在大部分的MCU频率范围内，其实之前提的0.1uF这个概念是不准确

6、的，因为现在电容，不同的封装，其谐振点都是不同的，所以应该这么选择：假如一颗ARM的工作频率是70MHz，选择的是0805的电容，那么用电容电感参数工具查，可以找到10nF是它的谐振点，这个时候就应该选择10nF，而不是100nF，当然不放心，可以两个都放，多放几个也可以。一般的讲，开关电源还有LDO输出都建议用瓷片电容，，瓷片电容的高频性能非常好，介质损耗也比较低，尤其是它的谐振等效串联电阻ESR非常小，比如33pF，谐振下等效电阻只有0.15欧姆，这个是电解电容，包括钽电容所无法比拟的，并且基本上没有漏电流这一说，还没有极性。以前瓷片电容容量做不大，所以往往需要一个瓷片电容并联一个钽电

7、容，现在瓷片电容容量做的接近小容量的钽电容，所以很多都直接用瓷片电容代替。并且加上瓷片电容本身电感量特别小，高频性能好，很多电源退藕，都直接用一个10uF的瓷片电容就搞定了，没必要再并联一个100nF之类，因为这个时候，谐振点意义不大了，0805封装10uF电容在10MHz下的阻抗为0.03欧姆，100MHz下阻抗为0.32欧姆，1000MHz下阻抗为3.2欧姆，从这些数据来看，只要100MHz以下功率不太大的话，都没必