这个问题来源于某次面试官对我的灵魂拷问。迅速在脑海中回顾了以往的bom表制作经历后，我的回答涉及品牌、耐压值、容值的选取。自己觉得应该都包含在内了，面试官抬头问，你们不考虑ESR吗？

在被问到这个问题之前，我对所谓ESR（等效电阻）的认识仅限于几点： 

*体积大的电容（直插电容）ESR大，体积小的电容（贴片电容）ESR小；

*高频情况下选用体积小的电容，低频情况下选用体积大的电容；

*电源设计部分，VCC和GND之间多个电容并联的原因之一就是减小ESR，加快高频响应。

在该次面试后，我决定深入的了解这个问题。

一般从事过硬件设计的工程师都会知道电容选型时要注意电容的耐压值、容值、精度，如我这般的菜鸟都不会主动考虑ESR的问题。在实际情况下，电容在充放电的过程中不可能没有能量损耗，这些能量损耗就是电容两端在充放电过程中产生的压差。不难理解，ESR是等效电阻，所以ESR越大电容两端产生的压差就会越大，引入后端的纹波也就越大。    

明白了以上原理，不是说贴片电容的ESR都小于直插电容吗？那以后不用直插电容，全部用ESR小的贴片电容不行吗？    

首先，下图为两个相同容值的电解电容和陶瓷电容。在低频状态下，ESR差别不大，只有在高频时才会有很不同的影响。

其次，铝电解电容的优势在于容值、耐压可以做的很高，而且价格便宜。最后，ESR是等效电阻，电阻是可以通过并联的方式减小的，且电容并联后可以增大容值。  

所以在设计时通常使用铝电解电容并联陶瓷电容的方式，既保证了容值的需求，也能降低ESR带来的纹波

今天我们来说一说电容的阻抗频率曲线。首先呢，为什么要讲这个呢？那是因为这个非常重要，对我们使用电容有很大的指导意义。

电容阻抗-频率曲线图

上图是一个典型的电容的阻抗频率曲线图，为什么说它非常重要呢？首先它非常直观，横轴上是频率，纵轴是阻抗，我们能很清楚的看出在各个频率点上，电容的总阻抗是多少。也能知道它在哪个频率点上谐振， ESR是多少。而这些内容，都是我们在选择电容时所必须要了解的。

曲线图的来源

那么，电容曲线图为什么是这样的呢？这是因为电容都不是理想的，它会存在寄生参数，可用简化模型表示。

ESR是等效串联电阻，ESL是等效串联电感，C为理想电容。因此实际电容的阻抗可以用数学公式表示

我们画出这个公式的曲线，就得到一个曲线图。

在频率很低的时候，可以看到，感抗远小于容抗，并且复阻抗的相位为负值，说明电流超前电压，这是典型的电容充电特性，所以说，电容在低频主要表现为容性。

而在高频的时候，感抗远大于容抗，复阻抗的相位为正值，说明电压超前电流，是典型的电感施加电压时的行为特征，所以说，电容在高频时表现为电感特性。

而在谐振时，容抗和感抗相抵为0，此时电容的总阻抗最小，复阻抗相位为0，表现为纯电阻特性，这个点就是电容的自谐振频率。在谐振频率左边，电容主要呈容性，在谐振频率右边，电容主要呈感性。

滤波电容如何选择

电容最广泛的用途就是滤波，那么如何看曲线选电容呢？其实就是选阻抗最低的。

我们知道，整个阻抗曲线呈大V型，只有在谐振频率点附近的阻抗才比较低。所以，实际的去耦电容都有一定的工作频率范围，只有在谐振频率附近，电容才有很好的去耦作用。

可能有人会觉得，在频率比谐振频率高一点的时候，电容都成感性了，都不是电容了，所以不能让噪声的频率大于电容的谐振频率。其实这是错误的，去耦就是要选阻抗低的，阻抗低，在电容上产生的电压波动就小，也就是噪声会小。

常规的MLCC陶瓷电容的曲线图

来看下常规的MLCC陶瓷电容的曲线图。可以看出，不同的电容，曲线是不同的，容量大的ESR要小写，谐振频率低些，主要滤低频。容量小的ESR要大些，谐振频率要高些，主要滤高频。

两种方式组合滤波

实际电路中我们需要去耦的频率范围会比较宽，因此呢一个电容搞不定，那怎么办呢？我们经常有两种方法来解决，一种是使用一个大电容和一个小电容并联，还有一种是使用多个相同的电容并联。那么这两种方法达到的效果分别是怎样的呢？

首先来看大小电容并联。大小两个电容分别有各自的谐振频率f1和f2。

当频率比较低的时候，两个电容都成容性，在频率比较高的时候，两个电容都呈感性，并联后总体阻抗曲线都会保持原来的变化趋势，因此，数值上会比任意一个电容都小。

但是，当频率大于f1并小于f2时，大电容呈感性小电容呈容性，两者并联，就像是一个电感和一个电容并联，构成了LC并联谐振电路，并在某一个频率点发生并联谐振，导致该处阻抗很大。如果负载芯片的电流需求正好落在这个频率，那么会导致电压波动超标。所以，我们需要选好电容的搭配情况。

再来看看相同电容并联的情况，n个相同的电容并联，谐振频率和单个电容一样，但是在谐振点处的阻抗是原来的n分之一，因此，多个相同的电容并联后，阻抗曲线整体形状不变，但是各个频点的整体阻抗变小。