高频电容的等效电容值分析 

 

电容作为我们电路板上的基本元器件之一，虽然不显眼，却很重要。它常会被用做隔直，去耦或者射频电路板的阻抗匹配等。我们都知道电容有两个比较重要的特性：1）电容的阻抗是一个会跟随频率而改变的量，由电容的阻抗计算公式fC

jZπ21

=，可以看到，当f

上升时，Z会下降。2）电容的工作频率不能超出其自谐振频率，当频率超出自谐振频率时，电容器件的电容值会变负值，此时电容的等效电抗会变成电感特性。 

 

当所使用的电容工作频率低于其自身的自谐振频率时，我们常常认为其电容值是不变的，事实上真的如此吗？ 

 

一个电容器件可以认为其包括三部分的电抗参量：电容部分C，器件的电极或者引线的残余电感部分Ls及等效串联电阻ESR，如下列的等效电路图所示。 

 

 

图1 电容器件的等效电路模型 

 

从上述等效电路图，我们可以得到该电容器件的等效电容值Ce：  

C

jLsjCejωωω11

+= 

LsCCe

ωωω−=1

1

 

)

1(2CLsCCeω−= 

[]CLsfC

Ce2

)2(1π−= 

 

由上述公式可以看出，当工作频率f上升时，等效电容值Ce是会随着f的上升而变大；当然假如f一直上升，当1)2(2

=CLsfπ时，该电容器件的等效电容值为0，即此时该器件开始自谐振。 

为验证上述的理论分析，我们使用安捷伦的高频阻抗分析仪E4991A来对SMD 0603封装的电容来进行实际的测量，见图2和图3。 

由测量结果可以看到，当电容器件的工作频率未超过其自谐振频率前，其等效电容值的确会随着频率f的上升而变大；当频率超出其自谐振频率时，等效电容值会变成负值，即此时该电容器件等效为一阻值。15818662231.qq.1017142325