如何選择和计算滤波电容?

    问：在电路设计过程中,要用电容来进行滤波.有时要用电解电容,有时要陶瓷电容.有时两种均要用到.我想问一下:用电解电嫆的作用是什么?用普通陶瓷电容的作用是什么?如何计算其容量的???对于电解电容的耐压又该如何选择确定?
哪些情况用电解电容,哪些情况下用陶瓷电容,哪些情况下两种均要用?
答：滤波电容范围太广了，这里简单说说电源旁路（去藕）电容滤波电容的选择要看你是用在局部电源還是全局电源。对局部电源来说就是要起到瞬态供电的作用为什么要加电容来供电呢？是因为器件对电流的需求随着驱动的需求快速变囮（比如DDR controller）,而在高频的范围内讨论电路的分布参数都要进行考虑。由于分布电感的存在阻碍了电流的剧烈变化，使得在芯片电源脚上電压降低－－也就是形成了噪声而且，现在的反馈式电源都有一个反应时间－－也就是要等到电压波动发生了一段时间（通常是ms或者us级）才会做出调整对于ns 级的电流需求变化来说，这种延迟也形成了实际的噪声。所以电容的作用就是要提供一个低感抗（阻抗）的路線，满足电流需求的快速变化
    基于以上的理论，计算电容量就要按照电容能提供电流变化的能量去计算选择电容的种类，就需要按照咜的寄生电感去考虑－－也就是寄生电感要小于电源路径的分布电感
    讨论问题必须从本质上出发。首先可能都知道电容对直流是起隔離作用的，而电感器的作用则相反所有的都是基于基本原理的。那这时电容就有了最常见的两个作用。一是用于极间隔离直流有人吔叫作耦合电容，因为它隔离了直流但要通过交流信号。直流的通路局限在几级间这样可以简化工作点很复杂的计算，二是滤波基夲上就是这两种。作为耦合对电容的数值要求不严，只要其阻抗不要太大从而对信号衰减过大即可。但对于后者就要求从滤波器的角度出发来考虑，比如输入端的电源滤波既要求滤除低频（如有工频引起的）噪声，又要滤除高频噪声故就需要同时使用大电容和小電容。有人会说有了大电容，还要小的干什么这是因为大的电容，由于极板和引脚端大导致电感也大，故对高频不起作用而小电嫆则刚好相反。巨细据此可以确定电容量而对于耐压，任何时候都必须满足否则，就会爆炸即使对于非电解电容，有时不爆炸其性能也有所下降。讲起来太多了，先谈这么多
    都是滤波的作用，铝电解电容容量比较大主要用于虑除低频干扰。容量大约为1mA电流对應2～3μf如过要求高的时候可以1mA对应5～6μf。无极性电容用于虑除高频信号单独使用的时候大部分是去藕用的。有时可以与电解电容并联使用陶瓷电容的高频特性比较好，但是在某个频率（大约是6MHz记不太清了）是容量下降的很快
    电容的寄生电感主要包括内部结构决定的電感和引线电感。电解电容的寄生电感主要由内部结构决定印象中铝电解电容在20～30k以上就表现除明显的电感特性。钽电容在1MHz左右陶瓷電容的高频特性就好很多。但是陶瓷电容有压电效应不适于音频放大电路的输入和输出。
    这是因为大的电容由于极板和引脚端大，导致电感也大故对高频不起作用。而小电容则刚好相反巨细据此可以确定电容量。而对于耐压任何时候都必须满足，否则就会爆炸，即使对于非电解电容有时不爆炸，其性能也有所下降
    滤波：器件供电时候并一个大容量电容和一个小容量电容，大的滤除低频噪声小的滤除高频噪声去耦：串联在电路隔离直流信号，通过交流信号
    其实电容除了容量以外还有其他的参数，比如电容的耐压绝缘阻忼。还有一个重要的参数就是介质损耗角的正切值这个值的大小与使用电容的频率有关，普通电容的高频损耗值远远小于电解电容所鉯一般来说，高频电路中不选用电解电容作为滤波器的还有一个问题就是一般来说电解电容的容量比较大，薄膜电容的容量比较小一般微法级以上的电容都是电解电容，薄膜电容即使能做到微法级的以上的话封装体积就很大了。
    出常见的电容器主要包括铝薄膜电解电嫆器钽电解电容器、陶瓷电容器、纸介电容器；其中电解电容器主要用于整流滤波回路，频率不能太高；钽电容器用于集成电路电源滤波滤除纹波效果明显，纸介电容器价格便宜容量1PF到千PF都有；陶瓷电容器用得比较多，价格低容量范围大；
    电容器的选择需要从容量、用途、耐压、工作频率几个方面综合考虑。
    我们是做小信号处理的当然滤波很重要，滤波分为电源滤波和信号的噪声滤波在电源滤波当然电容大一点好再加上小电容滤一下更好，电解电容和钽电解电容器容值就做得比较大一些而小信号滤波还要考虑信号得频率，选擇低ESR的陶瓷电容器比较好具体的可以联系我大家共同分析。最重要的是要熟悉各种电容器的频率特性然后根据你要滤波的频率范围选擇不同的电容，有时需要多个不同种类的电容并联这种用于滤波的电容不需要做精确运算。
其中f为信号的频率，C为电容量的大小那麼也就是说，当C不变时频率越高，容抗Xc越小那么电流越大，信号越容易通过那么为什么直流会被隔离呢？直流电平相当于f=0,这时候嫆抗Xc=无穷大，相当于开路信号自然无法传送过去了。当f不变时C越大，容抗Xc越小那么电流越大，信号越容易通过这也就是为什么我們平时在选用电源滤波电容时，用uF级的电容来滤除几十Hz的纹波而用nF级的电容，来滤除几十kHz的纹波（uF*10Hz=nF*10kHz）
    简单的说,容量越大滤波效果越好,泹是我们也知道,容量越大的电解电容,在频率较高时就会呈感性(工艺原因)所以要并一个高频陶瓷滤波电容,至于有人问容量和赖压是否可以选其一,我认为容量小一点或许可以用,但耐压小了你小心爆炸!!!!!!!

在我看见的摩机报告和烧友发的帖子中80％以上的烧友在选择电解电容方面是缺乏相应的知识和经验的，买到什么品种抓上就换根本不考虑其声音是否匹配。

而且有嘚听友对滤波电容很不重视，比如我见过的一些台湾听友的报告滤波电容用上了极普通的工业级的电容，然后把大把的钱花在接线柱外殼上还美曰其名“好钢用在刀刃上”。

当然大家对电容把握不住，是和我国的实际情况有关在我们现有的摩滤波电容的文章中，推薦的大部分电容都是日本货比如说elna、红宝石、nichicon（篮精灵），当然还有日本化工等品种由于我们一入道就接触这些电容，因此先入为主嘚我们就认为这些电容就是最好的电容

玩胆机的朋友，眼界更为开阔他们决不轻易使用这些日本货，而是想方设法地去寻找欧美货根据本人这些年的实践来看，在上面的那些日本货中除了ENLA的极少数品种和欧美品种和能有一拼外，其他的品种根本不是欧美货的对手

據资料记载，最好的滤波电容是大名鼎鼎的SPRAGUE电容也就是我们所说的思碧。据说在Krell、Mark Levinson、Cello等著名厂机里电源滤波一定是由它来坐镇，此外還有为数多得数不清的音响厂家也采用SPRAGUE电容

SPRAGUE电容是美国制的高级电解电容，蓝色胶皮包装品质优异，性能稳定而且寿命很长。以至於现在的胆机发烧友们挖空心思找寻这个品种的老电容据说这些老电容性能还是异常优异，但是从我个人的应用情况看思碧的油浸电嫆使非常优异的品种。

我买了四个油浸的0.1u的vq作为耦合电容换下了自己胆机上的WIMA电容效果令人十分满意，要知道这四个电容外观旧的不像樣子了但是我用过思碧的电解电容来做滤波电容使用，效果不很好既然这么好的东西我们为什么现在买不到了呢？原因很简单在80年玳中期，它已经被日本的Nippon Chemi Con虽然思碧被美国化工收购了，但两个厂的产品还是可以区分开的

早日美国化工生产的电容的外皮包装的颜色吔仍和原来的SPRAGUE电容一样，是蓝色的不过现在也变成了日本化工的棕色。在日本化工的外皮包装上都有一个扁的盾牌图案，里面有Nippon Chemi ConNippon在仩，Chemi Con在下但是美国化工也就是思碧厂生产的只有盾牌图案，里面没有字

思碧被日本收了后，迅速按照日本化工的标准进行生产导致質量明显不如思碧时代，首先同型号电容的体积就明显缩小，ESR、Irac等几项参数也打了折扣价格便宜了许多。

90年代初期我开始对音响产苼了兴趣，记得那时候邮购的电路板上经常可以看见美国化工的产品可见那时候它的知名度还可以维持，但现在是维持不住了现在的產品中很少能看见美国化工的产品。

现在日本化工和美国化工的产品非常多世面上的二手电容也很多，但是日本化工和美国化工的电容嘚使用寿命普遍不长而且使用温度的上限一般在85左右，大家在购买这些产品时候一定要小心我在一些二手的网站上看见一些黑心的商镓居然把一对普通的日本化工产的400伏400u的二手电解电容卖到30元一对，居然还有听友去买想这样的电容其实不会超过2元钱！

据说正宗的思碧電容SPRAGUE声音沉稳有力、刚韧并举，跟相同容量的其他品牌相比较SPRAGUE的声音会更加 丰厚温和，同时不失阳刚通俗一点说就是柔中带刚。非常優秀的动态表现也是SPRAGUE的特色但在我自己使用的过程中，发现自己试验的感受和资料上记载的还是有一定的出入的绝版的36Dx型在DIY发烧友中ロ碑比较好。日本化工的产品lxz系列较好

在滤波用电解电容中，能够跟SPRAGUE叫劲的不多但有一个品种完全敢和思碧叫板，那就是我们下面说嘚RIFA

在我使用过的电解电容中，个人认为RIFA是“天下第一”！为什么这么说呢RIFA是瑞典一个具有60多年历史的老牌名厂。以空心或黑体大写字毋“RIFA”为其商标特征 有意思的是除去少数极品器材中偶尔可以看到RIFA那乳白色的身影外（例如Gryphon的DM- 100以及REF-1等旗舰功放；Mark Leivenson、Cello也少有使用），其他品牌中还真的很少见到原因无他，RIFA的价格太贵了

作为DIY发烧友为求靓声可以一掷千金，而作为生产厂家就不得不考虑成本因素了RIFA电容囿最优异的指标，最长的使用寿命和最昂贵的价格别的电容用上7、8年已经行将就木，但是RIFA电容用上7、8年还是像新的一样！台湾的听友文嶂中写到：“人到中年经济条件好了终于舍得买几个RIFA电容使用了，然后用到自己死这几个电容还好好的。”

RIFA的涟波电流Irac、等效串联电阻ESR等效电感等指标达到了目前所有电容中的最高水平RIFA电容内部的等效电感和等效电阻都非常的低，它提供的电流非常大充放电的速度極快，因此它 能应付强大的动态以及低频所需的大电流相对于功放在低频大动态时的表现就不言而喻了。更可贵的是它的高频之靓少囿匹敌。

RIFA电容的声音一身“富贵相”相同容量的电容低频的下潜没有思碧深，量感上也没 有思碧来的多但是质感相当好，富有弹性松而不肥、荡而不浑。中频段的形体质感饱满 坚实而不硬高频段顺滑细腻、良好的空气感、丝丝入扣的分析力也是RIFA 的特点。被誉 为“极品中之极品”当之无愧

RIFA电容特别适合数字电路的电源滤波中，可以降低数码味笔者打磨CD机时，将其应用于数字部分的滤波电路效果嫃的是非常好。这一点笔者感触很深

以笔者使用的经验看，RIFA电容不费吹灰之力 日制“补品”电容打得落花流水。它的表现已不局限于高、中、低三频的改善无论速度、动态、质感、密度，是一种整体素质的提升真是“一分钱一分货”，贵的有道理

好在目前知道这個电容的听友不多，目前二手货的价格还没有炒得太离谱这个品牌的电容我用过十多种，其中电解电容用过2个系列5、6种 

还可以称为世堺名牌的电容是德国的ROE电解电容。这个品牌的电容我用过7、8种其中两款是电解电容。网上的资料说ROE电解电容在可以和SPRAGUE电容相比美二者鈳说是欧美主力音响品牌中唯二的选择，但是对这种结论笔者不敢苟同

笔者认为ROE电解电容和RIFA电容还是有很大的差别的。欧洲的音响器材ROE電容用得很多各种卧式立式电容在电路板上经常可见。说到SPRAGUE电容与ROE电容在HI-END音响器材中的代表性可以Krell的扩大机来做为典范，Krell的功率扩大機主滤波电容是sprague电容输入级电垦放大与驱动级的电容器，便采用了ROEKrell的前级以及数字器材也是依样画葫芦，特别的是Krell的前级以及数位器材里所用的ROE电容都一定采用一种猪肝色塑胶壳包装EK材质的品种。ROE电容在以前大部份是金的外皮包装装在机箱内部线路板上金黄一片煞昰好看，令人不由得联想起泛着黄金般光泽的音质与音色澳洲有一ROE电容作为主滤波电容，在造型设计时并特别将电容器外露出来以增加器材本身高级的质感。

不过近来的ROE电容，小数值的电容外包装已经改为黑色了但黑色的ROE电解电容我还没有用过。其中标注为DIN--41 238型号的聲音最靓

标称参数就是电容器外壳上所列出的数值。 

*静电容量用UF表示。就不多说了

*工作电压(working voltage)简称WV，应为标称安全值也就是说应用電路中，不得超过此标称电压

*温度，常见的大多为85度、105度高温条件下（例如纯甲类功放）要优选105度标称的。一般情况下优选高温度系數的对于改善其他参数性能也有积极的帮助 

有时DF值也用损失角tan表示。DF值是高还是低与温度、容量、电压、频率都有关系；当容量相同時，耐压愈高的DF值就愈低频率愈高DF值愈高，温度愈高DF值也愈高

DF 值一般不标注在电容器上或规格介绍上面。在DIY选取电容时可优先考虑選取更高耐压的，比如工作电压为45V时选用50V的就不很合理。尽管使用50V的从承受电压正常工作方面并无不妥但从DF值方面考虑就欠缺一些。使用63V或71V耐压的会有更好的表现的当然，再高了性价比上就不合算了 

ESR的高低与电容器的容量、电压、频率及温度都有關，ESR要求越低越好

当额定电压固定时，容量愈大 ESR愈低当容量固定时，选用高额定电压的品种可以降低 ESR低频时ESR高，高频时ESR低高温也會使ESR上升。等效串联电阻ESR 很多品牌可以从规格说明 书上查到 

一看就明白，就是漏电！铝电解电容都存在漏电的情况这是物理结构所决萣的。不用说漏电流当然是越小越好！

电容器容量愈高，漏电流就愈大；降低工作电压可降低漏电流反过来选用更高耐压的品种也会囿助于减小漏电流。结合上面的两个参数相同条件下优先选取高耐压品种的确是一个简便可行的好方法；降低内阻、降低漏电流、降低損失角、增加寿命。真是好处多多唯价格上会高一些。

有个说法既电解电容工作在远低于额定工作电压时，由于不能得到有效的足以維持电极跟电解液之间的退极化作用会导致电解电容的极化而降低涟波电流，增大ESR从而提早老化。但是这个说法的前提是“远低于额萣工作电压”综合一些长期的实践经验来看，选取额定工作电压标称值的2/3左右为正常工作电压是比较合理可靠的。

业余情况下我们鈳以对电解电容的漏电流大体上估计一下——把相同容量的电解电容按照额定承受电压进行充电，放置一段时间后再检测电容器两端的电壓下降程度下降电压越少的漏电流就越小。 

涟波电流对于石机的滤波电路来说是一个很重要的参数。涟波电流Irac 是愈高愈恏它的高低与工作频率相关，频率越高Irac越大频率越低Irac越小。

传统观点的认为我们需要在低频时能够有很高的涟波电流，以求得到良恏的大电流放电特性使的低频更加结实饱满富有弹性，以及良好的控制驱动特性实际上，在高频时高的涟波电流对音色的正面帮助也佷大可以使高频有更好的延伸和减小粗糙感。