1、 為什么理論上小電容濾高頻信號，大電容濾低頻信號？

?

這里先打一個通俗易懂的比方：所謂電容，顧名思義就是一個電子容納器件，不妨設(shè)想其為一個水槽。水槽越小就越容易被流動的水(電子流)填滿，填滿之后就一直保持當(dāng)前水位了，所以對小的波動很靈敏。而大電容因為容量大，同樣的如果水壓一樣的情況下，要填很久，所以一些小的波瀾并不會產(chǎn)生什么影響，所以需要長時間的注水

再說上面的問題，該結(jié)論在滿足一定條件時（相同電阻情況下）是成立的，正如我們所知，比較大的電容一般都為電解電容（鋁電解&鉭電解），電容本身的容值會隨著頻率的變化而逐步發(fā)生變化。一般電容的標(biāo)稱容值為100Hz條件下測量得到，它的容值隨著頻率增加而不斷下降，當(dāng)頻率高到一定值后，信號也就不會得到濾除了；對于小電容而言，當(dāng)有低頻信號通過時，容抗特別大，就會呈現(xiàn)基本斷路的現(xiàn)象。

當(dāng)然萬事不是絕對，也有大電容具備比較好的高頻特性，AVX就有該特性。

在挑選電容的時候，除了電容容量需要注意，ESR也是一個相當(dāng)重要的參數(shù)，因為該參數(shù)決定了該電容的正常工作頻譜范圍。當(dāng)然如果必須使用大電容（大功率場景）進行高頻率波，那就將多個電容進行并聯(lián)從而實現(xiàn)高頻情況下容值降低的補償。

2、 旁路電容和去耦電容的區(qū)別

?

一般而言在一個電路中，總是存在驅(qū)動源和被驅(qū)動負(fù)載。如果負(fù)載電容比較大，驅(qū)動電路要把電容充電、放電，才能完成信號的跳變，在上升沿比較陡峭的時候，電流比較大，這樣驅(qū)動的電流就會吸收很大的電源電流，由于電路中的電感，電阻(特別是芯片管腳上的電感，會產(chǎn)生反彈)，這種電流相對于正常情況來說實際上就是一種噪聲，會影響前級的正常工作---這就是耦合。去耦電容就是起到一個電池的作用，滿足驅(qū)動電路電流的變化，避免相互間的耦合干擾。

?

旁路電容實際也是去耦合的，只是旁路電容一般是指高頻旁路，也就是給高頻的開關(guān)噪聲提高一條低阻抗泄防途徑。高頻旁路電容一般比較小，根據(jù)諧振頻率一般是0.1u，0.01u等，而去耦合電容一般比較大，是10u或者更大，依據(jù)電路中分布參數(shù)，以及驅(qū)動電流的變化大小來確定。

?

去耦和旁路都可以看作濾波。去耦電容相當(dāng)于電池，避免由于電流的突變而使電壓下降，相當(dāng)于濾紋波。具體容值可以根據(jù)電流的大小、期望的紋波大小、作用時間的大小來計算。去耦電容一般都很大，對更高頻率的噪聲，基本無效。旁路電容就是針對高頻來的，也就是利用了電容的頻率阻抗特性。電容一般都可以看成一個RLC串聯(lián)模型。在某個頻率，會發(fā)生諧振，此時電容的阻抗就等于其ESR。如果看電容的頻率阻抗曲線圖，就會發(fā)現(xiàn)一般都是一個V形的曲線。具體曲線與電容的介質(zhì)有關(guān)，所以選擇旁路電容還要考慮電容的介質(zhì)，一個比較保險的方法就是多并幾個電容。

?

一般提到去耦的人，也會問到旁路，他們兩個的區(qū)別是什么，可以說清楚，但是卻沒有嚴(yán)格的區(qū)分。

什么是旁路？旁路(Bypass)，是指給信號中的某些有害部分提供一條低阻抗的通路。電源中高頻干擾是典型的無用成分，需要將其在進入目標(biāo)芯片之前提前干掉，一般我們采用電容到達該目的。用于該目的的電容就是所謂的旁路電容(Bypass Capacitor)，它利用了電容的頻率阻抗特性(理想電容的頻率特性隨頻率的升高，阻抗降低，這個地球人都知道)，可以看出旁路電容主要針對高頻干擾(高是相對的，一般認(rèn)為20MHz以上為高頻干擾，20MHz以下為低頻紋波)。

?

什么是退耦？退耦(Decouple)， 最早用于多級電路中，為保證前后級間傳遞信號而不互相影響各級靜態(tài)工作點的而采取的措施。在電源中退耦表示，當(dāng)芯片內(nèi)部進行開關(guān)動作或輸出發(fā)生變化時，需 要瞬時從電源在線抽取較大電流，該瞬時的大電流可能導(dǎo)致電源在線電壓的降低，從而引起對自身和其他器件的干擾。為了減少這種干擾，需要在芯片附近設(shè)置一個 儲電的“小水池”以提供這種瞬時的大電流能力。

?

在電源電路中，旁路和退耦都是為了減少電源噪聲。旁路主要是為了減少電源上的噪聲對器件本身的干擾(自我保護)；退耦是為了減少器件產(chǎn)生的噪聲對電源的干擾(家丑不外揚)。有人說退耦是針對低頻、旁路是針對高頻，我認(rèn)為這樣說是不準(zhǔn)確的，高速芯片內(nèi)部開關(guān)操作可能高達上GHz，由此引起對電源線的干擾明顯已經(jīng)不屬于低頻的范圍，為此目的的退耦電容同樣需要有很好的高頻特性。所以我們在一般的討論中并不刻意區(qū)分退耦和旁路，認(rèn)為都是為了濾除噪聲，而不管該噪聲的來源。

3、 磁珠、電感和電容在濾波上的區(qū)別？

?

想要討論這三個分立器件的濾波適用范圍，就要找明白各器件的結(jié)構(gòu)與原理。

首先磁珠是能耗器件(磁珠不是電感)，而其他兩個都是儲能器件，這是磁珠與電感本質(zhì)上的不同！磁珠的作用是消耗掉能消耗的多余能量(紋波)。磁珠標(biāo)識單休是歐姆，如220Ω@100MHz。常見大多數(shù)磁珠都是在100MHz下標(biāo)注的。選磁珠要看其特性曲線，一般是要慮掉低頻信號上的幾十到百MHz的高頻噪音。

電容是最常用的分立器件，電容的作用一共三種，分別是 旁路，退耦，AC耦合。所謂的濾波大多數(shù)時候指的是旁路。旁路電容一般根據(jù)所要旁路的信號的頻率來選取，也是要看電容的頻響曲線的。高頻信號的處理要比較小心，慎用(會影響信號完整性，又是另一個方面，有人感興趣再寫)。常見的電源通路上的電容的作用大多是退耦，退耦的一般理解為防止上級和下級的耦合(真實定義要問度娘…)，最終目的就是減少電源上的紋波(這又是電源完整性，又另一個方面…)。這時選取電容值要根據(jù)上級電源類型個下級mos頻率來決定，一般電源輸出會看見跟著兩個電容，一大一小。大電容的作用就是一般是做儲能退偶，小的是濾掉電源MOS的開關(guān)噪音。后級器件的電源輸入一般的電容是用來慮掉mos開關(guān)瞬時紋波。

電感！在弱電領(lǐng)域！不要用來濾波！上面說了，磁珠是能耗器件，紋波會自身消耗掉，電容雖然儲能，但是有對地的泄放通路。如果串電感濾波，你讓噪聲的能量去哪里？回源級？影響信號源質(zhì)量；去下級？還是噪聲。所以，電感在信號處理上只用來調(diào)匹配。在電源上，只用來做DC-DC的儲能電感.這樣，基本就明白了，一些常見的低頻信號和電源上，都可以用磁珠和電容濾波.而磁珠的成本高，所以一般要針對特定的高頻噪聲時才用。例如就要濾掉百MHz左右的噪聲，對于一些對電源質(zhì)量要求較高的情況，也可以用磁珠率高頻噪聲(不用電容是因為電容可能會出現(xiàn)不能勝任的情況，因為越高頻的電容，容量越小).電容多用于電源退耦.常見的22uF 10uF一般是DC-DC的整流，1uF 0.1uF是慮開關(guān)噪聲。

參考文獻：

[1] https://www.zhihu.com/question/267913883/answer/330919702

[2]?https://www.zhihu.com/question/265968133/answer/316129241

[3]?https://www.zhihu.com/question/51699121/answer/127100254

[4]?https://www.zhihu.com/question/269100807/answer/345868568

[5]?https://zhuanlan.zhihu.com/p/44713635