我們經常見到信號中串有耦合電容，如下結構。

AC耦合電容的作用有：隔離直流分量;允許電容兩端使用不同level的電壓值;防止熱插拔時的瞬態電流;協議要求，檢測對端用;等等...這些不是我們的重點，下面我們來直觀的看一下，信號通過電容后的影響;對于一個沒有AC耦合電容的100MHz信號波形如下：

此時1V擺幅的波形中含有1V的直流分量;信號過了220nF AC耦合電容后：

此時，經過100nF耦合電容后，信號當中的1V直流分量沒有了;此時可以在電容后邊加上其他level的電平：

這就是信號通過AC耦合電容后，隔去直流成分，以及達到收發芯片使用不同電平的效果;接下來，我們看一下容值的選擇：電容的阻抗 Z=1/(2*pi*freq*C)由此可見，當選擇的電容過于小時，對于低頻部分阻抗越大，下面直觀觀察波形：發送端驅動一個上升跳變邊沿，波形如下：

再次基礎上，加上100nF的電容，波形如下：

此時，跳變信號經過100nF電容后，幾乎沒有變化，減小電容為10pF時，波形如下：

逐漸增加電容大小：

由仿真波形，可以直觀的得出結論，電容容值越大，信號越可以順利通過;這里就是一個電容充電的時間常數問題，τ=RC而電容的電流 I(t)=A*(e的-t/RC)從公式中可以看出，通過電容的電流迅速升高，然后按照上述公式，程倒指數下降，而下降的速度和指數的冪有關，冪越大，下降的越快，而當冪當中的τ，也就是RC的值越小時，電容電流下降的越快，相反，當RC，也就是電容的值越大時，電容電流下降的越慢，如上圖，當電容達到50nF時，幾乎能保持相當的時間了，足夠滿足100Mhz以上的信號了。電容的電流見下圖：

可以看到，電容電流的形狀和通過電容后的波形形狀是一樣的;通過演示，可以很直觀的了解信號通過電容后是什么樣的;看樣子，電容要選大一點的;當然也不是越大越好，原因之一就是，電容都不是理想電容，還有寄生電感(ESL)和等效串聯電阻(ESR);下面看一下在100nF的電容后面緊跟著一個10 mOhm的電阻，波形如下：

可以看到，波形幾乎沒有變化，由于計生電阻很小，沒有構成影響;繼續串接一個0.4nH的電感，波形如下：

當前上身邊沿為30ps，可見幾乎也沒有影響，下面來對比一下不同電感值的波形：

由此可見，當電感大了之后，信號的邊沿會變緩，因為，電感阻高頻，所以邊沿中的高頻成分有所衰減，但是電感要到幾nH之后才會體現出這種影響，而一般幾uF，幾百nF的電容寄生電感大概為0.4~0.6左右(因廠家、封裝而異)，因此一般選擇100nF、220nF的電容是比較合理的。下面看一下電容容值和其寄生電感的值對頻譜的衰減程度：

不同容值電容的衰減頻譜

不同寄生電感的衰減頻譜可以看到，實際的電容相當于一個帶通濾波器，而對于1nH的電棍，高頻部分要到11GHz的頻率才衰減到-3dB。對于電容容值的選擇，以及信號通過電容后的影響，我們已經非常清楚了;當然電容不是越大越好的原因之二，就是電容大了之后封裝也會大，從而PCB的焊盤也會大，這對信號的阻抗會造成較大影響，甚至會引起諧振，關于電容焊盤以及電容位置的影響，我們下期文章介紹。

審核編輯：湯梓紅