一、電容的作用
作為無源器件之一的電容，其作用不外乎以下幾種：應用于電源電路，實現旁路、去藕、濾波和儲能的作用，下邊分類闡述之。
1）旁路
旁路電容是為本地元件提供能量的儲能元件，它能使穩壓器的輸出均勻化，減少負載需求。如同大型可充電電瓶一樣，旁路電容才能被充電，并向元件進行放電。
為盡量降低阻抗，旁路電容要盡量緊靠負載元件的供電電源管腳和地管腳。這才能挺好地避免輸入值過大而造成的地電位抬升和噪音。地彈是地聯接處在通過大電壓毛刺時的電壓降。
2）去藕
去藕，又稱解藕。從電路來說，總是可以分辨為驅動的源和被驅動的負載。
假如負載電容比較大，驅動電路要把電容充電、放電，能夠完成訊號的跳變，在上升沿比較險峻的時侯，電壓比較大，這樣驅動的電壓還會吸收很大的電源電壓，因為電路中的電感，內阻（非常是芯片管腳上的電感，會形成大跌），這些電壓相對于正常情況來說實際上就是一種噪音，會影響功放的正常工作，這就是所謂的“耦合”。
去藕電容就是起到一個“電池”的作用，滿足驅動電路電壓的變化，防止互相間的耦合干擾。將旁路電容和去藕電容結合上去將更容易理解。
旁路電容實際也是去藕合的，只是旁路電容通常是指高頻旁路，也就是給高頻的開關噪音提高三條低阻抗泄防途徑。
高頻旁路電容通常比較小，按照諧振頻度通常取0.1?F、0.01?F等；而去耦合電容的容量通常較大，可能是10?F或則更大，根據電路短發布參數、以及驅動電壓的變化大小來確定。
旁路是把輸入訊號中的干擾作為濾除對象，而去耦是把輸出訊號的干擾作為濾除對象，避免干擾訊號返回電源。這應當是她們的本質區別。
3）混頻
從理論上（即假定電容為純電容）說，電容越大，阻抗越小，通過的頻度也越高。但實際上超過1?F的電容大多為電解電容，有很大的電感成分，所以頻率高后反倒阻抗會減小。
有時會看見有一個電容量較大電解電容并聯了一個小電容，這時大電容通低頻，小電容通高頻。電容的作用就是通高阻低，通高頻阻低頻。電容越大低頻越容易通過，電容越大高頻越容易通過。
具體用在檢波中，大電容（1000?F）濾低頻，小電容（20pF）濾高頻。
曾有網友形象地將檢波電容稱作“水塘”。因為電容的兩端電流不會突變，由此可知，訊號頻度越高則衰減越大，可很形象的說電容像個池塘，不會因幾滴水的加入或蒸發而導致水量的變化。
它把電流的變動轉化為電壓的變化，頻度越高，峰值電壓就越大，因而緩沖了電流。混頻就是充電，放電的過程。
4）儲能
儲能型電容器通過檢波器搜集電荷，并將儲存的能量通過變換器引線傳送至電源的輸出端。電流額定值為40～、電容值在220～150000?F之間的鋁電解電容器是較為常用的。
根不同的電源要求，元件有時會采用串聯、并聯或其組合的方式，對于功率級超過10KW的電源，一般采用容積較大的罐形螺旋端子電容器。
應用于訊號電路，主要完成耦合、振蕩/同步及時間常數的作用：
1）耦合
舉個反例來講，晶體管放大器發射極有一個自給展寬內阻，它同時又使訊號形成壓降反饋到輸入端產生了輸入輸出訊號耦合，這個內阻就是形成了耦合的器件。
假如在這個內阻兩端并聯一個電容，因為適當容量的電容器對交流訊號較小的阻抗，這樣就減少了內阻形成的耦合效應，故稱此電容為去耦電容。
2）振蕩/同步
包括RC、LC振蕩器及晶體的負載電容都屬于這一范疇。
3）時間常數
這就是常見的R、C串聯構成的積分電路。當輸入訊號電流加在輸入端時，電容（C）上的電流逐步上升。
而其充電電壓則隨著電流的上升而減少。電壓通過內阻（R）、電容（C）的特點通過下邊的公式描述：
i=(V/R)e-(t/CR)
二、電容的選擇
一般，應當怎樣為我們的電路選擇一顆合適的電容呢？應基于以下幾點考慮：
1）靜電容量
2）額定耐壓
3）容值偏差
4）直流展寬下的電容變化量
5）噪音等級
6）電容的類型
7）電容的尺寸
這么，是否有捷徑可尋呢？雖然，電容作為元件的外圍器件，幾乎每位元件的或則，都比較明晰地指明了外圍器件的選擇參數，也就是說，據此可以獲得基本的元件選擇要求，之后再進一步建立細化之。
雖然選用電容時不僅僅是只看容量和封裝，具體要看產品所使用環境，特殊的電路必須用特殊的電容。
下邊是chip按照電介質的介電常數分類，介電常數直接影響電路的穩定性。
NP0orCH（K<150）：
電氣性能最穩定，基本上不隨氣溫﹑電壓與時間的改變而改變，適用于對穩定性要求高的高頻電路。鑒于K值較小，所以在0402、0603、0805封裝下很難有大容量的電容。
如0603通常最大的10nF以下。
X7RorYB（2000
電氣性能較穩定，在室溫、電壓與時間改變時性能的變化并不明顯（?C<±10%）。
適用于隔直、偶合、旁路與對容量穩定性要求不太高的全頻鑒電路。
Y5VorYF（K>15000）：
容量穩定性較X7R差（?C<+20%～-80%），容量耗損對氣溫、電壓等測試條件較敏感，但因為其K值較大，所以適用于一些容值要求較高的場合。
三、電容的分類
電容的分類方法及種類好多，基于電容的材料特點，其可分為以下幾大類：
1）鋁電解電容
電容容量范圍為0.1?F～22000?F，高脈動電壓、長壽命、大容量的不二之選，廣泛應用于電源混頻、解藕等場合。
2）薄膜電容
電容容量范圍為0.1pF～10?F，具有較小公差、較高容量穩定性及極低的壓電效應，因而是X、Y安全電容、EMI/EMC的首選。
3）鉭電容
電容容量范圍為2.2?F～560?F，低等效串聯內阻（ESR）、低等效串聯電感（ESL）。脈動吸收、瞬態響應及噪音抑制都優于鋁電解電容，是高穩定電源的理想選擇。
4）陶瓷電容
電容容量范圍為0.5pF～100?F，奇特的材料和薄膜技術的結晶，順應了現今“更輕、更薄、更節能“的設計理念。
5）超級電容
電容容量范圍為0.022F～70F，極高的容值，因而又稱做“金電容”或者“法拉電容”。
主要特征是：超高容值、良好的充/放電特點，適宜于電能儲存和電源備份。缺點是耐壓較低，工作氣溫范圍較窄。
四、多層陶瓷電容
對于電容而言，大型化和高容量是永恒不變的發展趨勢。其中，要數多層陶瓷電容（MLCC）的發展最快。
多層陶瓷電容在便攜產品中廣泛應用極為廣泛，但近些年來數字產品的技術進步對其提出了新要求。
比如，手機要求更高的傳輸速度和更高的性能；基帶處理器要求高速率、低電流；LCD模塊要求低長度（0.5mm）、大容量電容。
而車輛環境的嚴苛性對多層陶瓷電容更有特殊的要求：首先是耐低溫，放置于其中的多層陶瓷電容必須能滿足150℃的工作氣溫；其次是在電瓶電路上須要漏電失效保護設計。
也就是說，大型化、高速率和高性能、耐低溫條件、高可靠性已成為陶瓷電容的關鍵特點。
陶瓷電容的容量隨直流偏置電流的變化而變化。直流偏置電流增加了介電常數，因而須要從材料方面，增加介電常數對電流的依賴，優化直流偏置電流特點。
應用中較為常見的是X7R（X5R）類多層陶瓷電容，它的容量主要集中在以上，該類電容器主要性能指標是等效串聯內阻（ESR），在高波紋電壓的電源去耦、濾波及低頻訊號耦合電路的低幀率表現比較突出。
另一類多層陶瓷電容是C0G類，它的容量多在以下，該類電容器主要性能指標是耗損角余弦值tgδ(DF)。
傳統的貴金屬電極（NME）的C0G產品DF值范圍是（2.0～8.0）×10-4，而技術創新型賤金屬電極（BME）的C0G產品DF值范圍為(1.0～2.5)×10-4，約是后者的31～50%。
該類產品在載有T/R模塊電路的GSM、CDMA、無繩電話、藍牙、GPS系統中低幀率特點較為明顯。較多用于各類高頻電路，如振蕩/同步器、定時器電路等。
五、鉭電容代替電解電容的誤區
一般的想法是鉭電容性能比鋁電容好，由于鉭電容的介質為陽極氧化后生成的五氧化二鉭，它的介電能力（一般用ε表示）比鋁電容的三氧化二鋁介質要高。
因而在同樣容量的情況下，鉭電容的容積能比鋁電容做得更小。（電解電容的電容量取決于介質的介電能力和容積，在容量一定的情況下，介電能力越高，容積就可以做得越小電容器串并聯的等效電容公式，反之，容積就須要做得越大）再加上鉭的性質比較穩定，所以一般覺得鉭電容性能比鋁電容好。
但這些憑陽極判定電容性能的方式早已過時了，目前決定電解電容性能的關鍵并不在于陽極，而在于電解質，也就是陰極。
由于不同的陰極和不同的陽極可以組合成不同種類的電解電容，其性能也大不相同。采用同一種陽極的電容因為電解質的不同，性能可以差別很大，其實陽極對于電容性能的影響遠遠大于陰極。
還有一種想法是覺得鉭電容比鋁電容性能好，主要是因為鉭加上鋅粉陰極助威后才有顯著好于鋁電解液電容的表現。假如把鋁電解液電容的陰極更換為銅粉，這么它的性能雖然也能提高不少。
可以肯定，ESR是評判一個電容特點的主要參數之一。并且，選擇電容，應防止ESR越低越好，品質越高越好等誤區。評判一個產品，一定要全方位、多角度的去考慮，切不可把電容的作用有意無意的夸大。
普通電解電容的結構是陽極和陰極和電解質，陽極是鈍化鋁，陰極是純鋁，所以關鍵是在陽極和電解質。陽極的優劣關系著耐壓電介系數等問題。
通常來說，鉭電解電容的ESR要比同等容量同等耐壓的鋁電解電容小好多，高頻性能更好。假如那種電容是用在混頻器電路（例如中心為50Hz的帶通混頻器）的話，要注意容量變化后對混頻器性能的影響。
六、旁路電容的應用問題
嵌入式設計中，要求MCU從耗電量很大的處理密集型工作模式步入耗電量極少的空閑/休眠模式。這種轉換很容易造成線路耗損的大幅降低，降低的速度很高，達到20A/ms甚至更快。
一般采用旁路電容來解決穩壓器難以適應系統中高速元件造成的負載變化，以確保電源輸出的穩定性及良好的瞬態響應。
旁路電容是為本地元件提供能量的儲能元件，它能使穩壓器的輸出均勻化，減少負載需求。如同大型可充電電瓶一樣，旁路電容才能被充電，并向元件進行放電。
為盡量減低阻抗，旁路電容要盡量緊靠負載元件的供電電源管腳和地管腳。這才能挺好地避免輸入值過大而造成的地電位抬升和噪音。地彈是地聯接處在通過大電壓毛刺時的電壓降。
應當明白，大容量和小容量的旁路電容都可能是必需的，有的甚至是多個陶瓷電容和鉭電容。這樣的組合就能解決上述負載電壓其實為階梯變化所帶來的問題，但是能夠提供足夠的去耦以抑制電流和電壓毛刺。
在負載變化十分劇烈的情況下電容器串并聯的等效電容公式，則須要三個或更多不同容量的電容，以保證在穩壓器穩壓前提供足夠的電壓。快速的瞬態過程由高頻小容量電容來抑制，中速的瞬態過程由低頻大容量來抑制，剩下則交給穩壓器完成了。
還應記住一點，穩壓器也要求電容盡量緊靠電流輸出端。
七、電容的等效串聯內阻ESR
普遍的觀點是：一個等效串聯內阻（ESR）很小的相對較大容量的外部電容能挺好地吸收快速轉換時的峰值（雜訊）電壓。
然而，有時這樣的選擇容易導致穩壓器（非常是線性穩壓器LDO）的不穩定，所以必須合理選擇小容量和大容量電容的容值。永遠記住，穩壓器就是一個放大器，放大器可能出現的各類情況它還會出現。
因為DC/DC轉換器的響應速率相對較慢，輸出去耦電容在負載前饋的初始階段起主導的作用，因而須要額外大容量的電容來緩解相對于DC/DC轉換器的快速轉換，同時用高頻電容緩解相對于大電容的快速變換。
一般，大容量電容的等效串聯內阻應當選擇為合適的值，便于使輸出電流的峰值和毛刺在元件的規定之內。
高頻轉換中，小容量電容在0.01?F到0.1?F量級才能挺好滿足要求。表貼陶瓷電容或則多層陶瓷電容（MLCC）具有更小的ESR。
另外，在這種容值下，它們的容積和BOM成本都比較合理。假如局部低頻去耦不充分，則從低頻向高頻轉換時將導致輸入電流減小。電流升高過程可能持續數微秒，時間長短主要取決于穩壓器調節增益和提供較大負載電壓的時間。
用ESR大的電容并聯比用ESR正好這么低的單個電容其實更具成本效益。但是，這須要你在PCB面積、器件數量與成本之間尋求折衷。
八、電解電容的電參數
這兒的電解電容器主要指鋁電解電容器，其基本的電參數包括下述五點：
1）電容值
電解電容器的容值，取決于在交流電流下工作時所呈現的阻抗。為此容值，也就是交流電容值，隨著工作頻度、電壓以及檢測方式的變化而變化。
在標準JISC5102規定：鋁電解電容的電容量的檢測條件是在頻度為120Hz，最大交流電流為0.5Vrms，DCbias電流為1.5～2.0V的條件下進行。可以斷定，鋁電解電容器的容量隨頻度的降低而降低。
2）耗損角余弦值Tanδ
在電容器的等效電路中，串聯等效內阻ESR同容抗1/ωC之比稱之為Tanδ，這兒的ESR是在120Hz下估算獲得的值。
其實，Tanδ隨著檢測頻度的降低而變大，隨檢測氣溫的升高而減小。
3）阻抗Z
在特定的頻度下，妨礙交流電壓通過的阻值即為所謂的阻抗（Z）。它與電容等效電路中的電容值、電感值密切相關，且與ESR也有關系。
Z=√[ESR2+(XL-XC)2]
式中，XC=1/ωC=1/2πfC
XL=ωL=2πfL
電容的容抗（XC）在低頻率范圍內隨著頻度的降低逐漸減少，頻度繼續降低達到中頻范圍時檢波（XL）降至ESR的值。
當頻度達到高頻范圍時感抗（XL）變為主導，所以阻抗是隨著頻度的降低而降低。
4）漏電壓
電容器的介質對直流電壓具有很大的制約作用。但是，因為鋁氧化膜介質上浸有電解液，在施加電流時，重新產生的以及修補氧化膜的時侯會形成一種很小的稱之為漏電壓的電壓。一般，漏電壓會隨著氣溫和電流的下降而減小。
5）雜訊電壓和占空比電流
在一些資料上將此三者稱做“漣波電壓”和“漣波電流”，雖然就是，。涵義即為電容器所本事受基極電壓/電流值。它們和ESR之間的關系密切，可以用下邊的多項式表示：
Urms=Irms×R
式中，Vrms表示雜訊電流
Irms表示諧波電壓
R表示電容的ESR
由上可見，當集電極電壓減小的時侯，雖然在ESR保持不變的情況下，漣波電流也會成倍提升。換言之，當雜訊電流減小時，基極電壓也急劇減小，這也是要求電容具備更低ESR值的誘因。
疊加入雜訊電壓后，因為電容內部的等效串連內阻（ESR）導致發熱，進而影響到電容器的使用壽命。通常的，基極電壓與頻度成反比，因而低頻時諧波電壓也比較低。
九、電容器參數的基本公式
1）容量（法拉）
美制：C=(0.224×K·A)/TD
公制：C=(0.0884×K·A)/TD
2）電容器中儲存的能量
1/2CV2
3）電容器的線性充電量
I=C(dV/dt)
Z=√[RS2+(XC–XL)2]
XC=1/(2πfC)
D.F.=tanδ（耗損角）
=ESR/XC
=(2πfC)(ESR)
Q=cotanδ=1/DF
ESR=(DF)XC=DF/2πfC
PowerLoss=(2πfCV2)(DF)
PF=sinδ(lossangle)–cosФ(相位角)
rms=0.707×Vp
KVA=2πfCV2×10-3
T.C.=[(Ct–C25)/C25(Tt–25)]×106
CD=[(C1–C2)/C1]×100
L0/Lt=(Vt/V0)X(Tt/T0)Y
n個電容串聯：1/CT=1/C1+1/C2+….+1/Cn
兩個電容串聯：CT=C1·C2/(C1+C2)
CT=C1+C2+….+Cn
A.R.=%?C/oftime
K=介電常數；
A=面積；
TD=絕緣層寬度；
V=電流；
RS=串聯阻值；
f=頻度；
L=電感感性系數；
δ=耗損角；
Ф=相位角；
L0=使用壽命；
Lt=試驗壽命；
Vt=測試電流；
V0=工作電流；
Tt=測試水溫；
T0=工作氣溫；
X,Y=電流與氣溫的效應指數。
4）電容的總阻抗（歐姆）
Z=√[RS2+(XC–XL)2]
5）容性檢波（歐姆）
XC=1/(2πfC)
6）相位角Ф
理想電容器：超前當前電流90?
理想電感器：滯后當前電流90?
理想內阻器：與當前電流的相位相同
7）耗散系數(%)
D.F.=tanδ（耗損角）
=ESR/XC
=(2πfC)(ESR)
8）品質誘因
Q=cotanδ=1/DF
9）等效串聯內阻ESR（歐姆）
ESR=(DF)XC=DF/2πfC
10）功率消耗
PowerLoss=(2πfCV2)(DF)
11）功率質數
PF=sinδ(lossangle)–cosФ(相位角)
12）均方根
rms=0.707×Vp
13）千伏安KVA（千瓦）
KVA=2πfCV2×10-3
14）電容器的氣溫系數
T.C.=[(Ct–C25)/C25(Tt–25)]×106
15）容量耗損(%)
CD=[(C1–C2)/C1]×100
16）陶瓷電容的可靠性
L0/Lt=(Vt/V0)X(Tt/T0)Y
17）串聯時的容值
n個電容串聯：1/CT=1/C1+1/C2+….+1/Cn
兩個電容串聯：CT=C1·C2/(C1+C2)
18）并聯時的容值
CT=C1+C2+….+Cn
19）重復次數（Rate）
A.R.=%?C/oftime
上述公式中的符號說明如下：
K=介電常數；
A=面積；
TD=絕緣層寬度；
V=電流；
RS=串聯內阻；
f=頻度；
L=電感感性系數；
δ=耗損角；
Ф=相位角；
L0=使用壽命；
Lt=試驗壽命；
Vt=測試電流；
V0=工作電流；
Tt=測試水溫；
T0=工作氣溫；
X,Y=電流與氣溫的效應指數。
十、電源輸入端的X,Y安全電容
在交流電源輸入端，通常須要降低三個電容來抑制EMI傳導干擾。
交流電源的輸入通常可分為三根線：火線（L）/零線（N）/相線（G）。在火線和相線之間及在零線和相線之間并接的電容，通常稱之為Y電容。
這兩個Y電容聯接的位置比較關鍵，必須須要符合相關安全標準，以防造成電子設備短路或外殼帶電，容易殃及人身安全及生命，所以它們都屬于安全電容，要求電容值不能偏大，而耐壓必須較高。
通常地，工作在亞溫帶的機器，要求對地短路電壓不能超過0.7mA；工作在熱帶機器，要求對地短路電壓不能超過0.35mA。為此，Y電容的總容量通常都不能超過。
非常提示：Y電容為安全電容，必須取得安全檢查機構的認證。Y電容的耐壓通常都標有安全認證標志和或字樣，但其真正的直流耐壓高達5000V以上。為此，Y電容不能隨便使用標稱耐壓，或之類的普通電容來代用。
在火線和零線抑制之間并聯的電容，通常稱之為X電容。因為這個電容聯接的位置也比較關鍵，同樣須要符合安全標準。
為此，X電容同樣也屬于安全電容之一。X電容的容值容許比Y電容大，但必須在X電容的兩端并聯一個安全內阻，用于避免電源線插拔時，因為該電容的充放電過程而致電源線插座長時間帶電。
安全標準規定，當正在工作之中的機器電源線被拿掉時，在兩秒鐘內，電源線插孔兩端帶電的電流(或對地電位)必須大于原先額定工作電流的30%。
同理，X電容也是安全電容，必須取得安全檢查機構的認證。X電容的耐壓通常都標有安全認證標志和或字樣，但其真正的直流耐壓高達2000V以上，使用的時侯不要隨便使用標稱耐壓，或之類的普通電容來代用。
X電容通常都選用諧波電壓比較大的聚酯薄膜類電容，這些電容容積通常都很大，但其容許頓時充放電的電壓也很大，而其電阻相應較小。
普通電容雜訊電壓的指標都很低，動態電阻較高。用普通電容取代X電容，不僅耐壓條件不能滿足以外，通常雜訊電壓指標也是無法滿足要求的。
實際上，僅僅依賴于Y電容和X電容來完全濾除掉傳導干擾訊號是不太可能的。由于干擾訊號的頻譜特別寬，基本覆蓋了幾十KHz到幾百MHz，甚至上千MHz的頻度范圍。
一般，對高端干擾訊號的濾除須要很大容量的混頻電容，但遭到安全條件的限制，Y電容和X電容的容量都不能用大；對高檔干擾訊號的濾除，大容量電容的混頻性能又極差，非常是聚酯薄膜電容的高頻性能通常都比較差。
由于它是用細紗工藝生產的，但是聚酯薄膜介質高頻響應特點與陶瓷或云母相比相差很遠，通常聚酯薄膜介質都具有吸附效應，它會增加電容器的工作頻度，聚酯薄膜電容工作頻度范圍大概都在1MHz左右，超過1MHz其阻抗將明顯降低。
為此，為抑制電子設備形成的傳導干擾，不僅選用Y電容和X電容之外，還要同時選用多個類型的電感混頻器，組合上去一起濾除干擾。
電感混頻器多屬于低通混頻器，但電感混頻器也有好多尺寸類型，比如有：差模、共模，以及高頻、低頻等。每種電感主要都是針對某一小段頻度的干擾訊號濾除而起作用，對其它頻度的干擾訊號的濾除療效不大。
一般，電感量很大的電感，其線圈阻值較多，這么電感的分布電容也很大。高頻干擾訊號將通過分布電容旁路掉。并且，導磁率很高的磁芯，其工作頻度則較低。
目前，大量使用的電感混頻器磁芯的工作頻度大多數都在75MHz以下。對于工作頻度要求比較高的場合，必須選用高頻環型磁芯，高頻環型磁芯導磁率通常都不高，但漏感非常小，例如，非晶合金磁芯，坡莫合金等。
