設(shè)計人員在選擇旁路電容，以及電容用于濾波器,、積分器,、時序電路和實際電容值非常重要的其他應(yīng)用時，都必須考慮這些因素,。若選擇不當(dāng),，則可能導(dǎo)致電路不穩(wěn)定、噪聲和功耗過大,、產(chǎn)品生命周期縮短,，以及產(chǎn)生不可預(yù)測的電路行為。

　　電容技術(shù)

　　電容具有各種尺寸,、額定電壓和其他特性,，能夠滿足不同應(yīng)用的具體要求。常用電介質(zhì)材料包括油,、紙,、玻璃、空氣,、云母,、聚合物薄膜和金屬氧化物。每種電介質(zhì)均具有特定屬性,，決定其是否適合特定的應(yīng)用,。

　　在電壓調(diào)節(jié)器中，以下三大類電容通常用作電壓輸入和輸出旁路電容：多層陶瓷電容,、固態(tài)鉭電解電容和鋁電解電容,。

　　多層陶瓷電容

　　多層陶瓷電容(MLCC)不僅尺寸小,，而且將低ESR,、低ESL和寬工作溫度范圍特性融于一體，可以說是旁路電容的首選。不過,，這類電容也并非完美無缺,。根據(jù)電介質(zhì)材料不同，電容值會隨著溫度,、直流偏置和交流信號電壓動態(tài)變化,。另外，電介質(zhì)材料的壓電特性可將振動或機械沖擊轉(zhuǎn)換為交流噪聲電壓,。大多數(shù)情況下,，此類噪聲往往以微伏計，但在極端情況下,，機械力可以產(chǎn)生毫伏級噪聲,。

　　電壓控制振蕩器(VCO)、鎖相環(huán)(PLL),、RF功率放大器(PA)和其他模擬電路都對供電軌上的噪聲非常敏感,。在VCO和PLL中，此類噪聲表現(xiàn)為相位噪聲,；在RF PA中,，表現(xiàn)為幅度調(diào)制；而在超聲,、CT掃描以及處理低電平模擬信號的其他應(yīng)用中,，則表現(xiàn)為顯示偽像。盡管陶瓷電容存在上述缺陷,，但由于尺寸小且成本低,，因此幾乎在每種電子器件中都會用到。不過,，當(dāng)調(diào)節(jié)器用在噪聲敏感的應(yīng)用中時,，設(shè)計人員必須仔細評估這些副作用。

　　固態(tài)鉭電解電容

　　與陶瓷電容相比,，固態(tài)鉭電容對溫度,、偏置和振動效應(yīng)的敏感度相對較低。新興一種固態(tài)鉭電容采用導(dǎo)電聚合物電解質(zhì),，而非常見的二氧化錳電解質(zhì),，其浪涌電流能力有所提高，而且無須電流限制電阻,。此項技術(shù)的另一好處是ESR更低,。固態(tài)鉭電容的電容值可以相對于溫度和偏置電壓保持穩(wěn)定，因此選擇標(biāo)準(zhǔn)僅包括容差,、工作溫度范圍內(nèi)的降壓情況以及最大ESR,。

　　導(dǎo)電聚合物鉭電容具有低ESR特性,，成本高于陶瓷電容而且體積也略大，但對于不能忍受壓電效應(yīng)噪聲的應(yīng)用而言可能是唯一選擇,。不過,，鉭電容的漏電流要遠遠大于等值陶瓷電容，因此不適合一些低電流應(yīng)用,。

　　固態(tài)聚合物電解質(zhì)技術(shù)的缺點是此類鉭電容對無鉛焊接過程中的高溫更為敏感,，因此制造商通常會規(guī)定電容在焊接時不得超過3個焊接周期。組裝過程中若忽視此項要求,，則可能導(dǎo)致長期穩(wěn)定性問題,。

　　鋁電解電容

　　傳統(tǒng)的鋁電解電容往往體積較大、ESR和ESL較高,、漏電流相對較高且使用壽命有限（以數(shù)千小時計）,。而OS-CON電容則采用有機半導(dǎo)體電解質(zhì)和鋁箔陰極，以實現(xiàn)較低的ESR,。這類電容雖然與固態(tài)聚合物鉭電容相關(guān),，但實際上要比鉭電容早10年或更久。由于不存在液態(tài)電解質(zhì)逐漸變干的問題,，OS-CON型電容的使用壽命要比傳統(tǒng)的鋁電解電容長,。大多數(shù)電容的工作溫度上限為105℃，但現(xiàn)在OS-CON型電容可以在最高125℃的溫度范圍內(nèi)工作,。

　　雖然OS-CON型電容的性能要優(yōu)于傳統(tǒng)的鋁電解電容,，但是與陶瓷電容或固態(tài)聚合物鉭電容相比，往往體積更大且ESR更高,。與固態(tài)聚合物鉭電容一樣,，這類電容不受壓電效應(yīng)影響，因此適合低噪聲應(yīng)用,。

　　為LDO電路選擇電容

　　1 輸出電容

　　低壓差調(diào)節(jié)器(LDO)可以與節(jié)省空間的小型陶瓷電容配合使用,，但前提是這些電容具有低等效串聯(lián)電阻(ESR)；輸出電容的ESR會影響LDO控制環(huán)路的穩(wěn)定性,。為確保穩(wěn)定性,，建議采用至少1μF且ESR最大為1Ω的電容。

　　輸出電容還會影響調(diào)節(jié)器對負(fù)載電流變化的響應(yīng),?？刂骗h(huán)路的大信號帶寬有限，因此輸出電容必須提供快速瞬變所需的大多數(shù)負(fù)載電流,。當(dāng)負(fù)載電流以500mA/μs的速率從1mA變?yōu)?00mA時,，1μF電容無法提供足夠的電流，因而產(chǎn)生大約80mV的負(fù)載瞬態(tài),，如圖1所示,。當(dāng)電容增加到10μF時,，負(fù)載瞬態(tài)會降至約70mV，如圖2所示,。當(dāng)輸出電容再次增加并達到20μF時，調(diào)節(jié)器控制環(huán)路可進行跟蹤,，主動降低負(fù)載瞬態(tài),，如圖3所示。這些示例都采用線性調(diào)節(jié)器ADP151,，其輸入和輸出電壓分別為5V和3.3V,。

圖1 瞬態(tài)響應(yīng)(COUT=1μF)

圖2 瞬態(tài)響應(yīng)(COUT=10μF)

圖3 瞬態(tài)響應(yīng)(COUT=20μF)
2 輸入旁路電容

　　在VIN和GND之間連接一個1μF電容可以降低電路對PCB布局的敏感性，特別是在長輸入走線或高信號源阻抗的情況下,。如果輸出端上要求使用1μF以上的電容,，則應(yīng)增加輸入電容，使之與輸出電容匹配,。

　　3 輸入和輸出電容特性

　　輸入和輸出電容必須滿足預(yù)期工作溫度和工作電壓下的最小電容要求,。陶瓷電容可采用各種各樣的電介質(zhì)制造，溫度和電壓不同,，其特性也不相同,。對于5V應(yīng)用，建議采用電壓額定值為6.3～10V的X5R或X7R電介質(zhì),。Y5V和Z5U電介質(zhì)的溫度和直流偏置特性不佳,，因此不適合與LDO一起使用。

　　圖4所示為采用0402封裝的1μF,、10V X5R電容與偏置電壓之間的關(guān)系,。電容的封裝尺寸和電壓額定值對其電壓穩(wěn)定性影響極大。一般而言,，封裝尺寸越大或電壓額定值越高,，電壓穩(wěn)定性也就越好。X5R電介質(zhì)的溫度變化率在-40～+85℃溫度范圍內(nèi)為±15%,，與封裝或電壓額定值沒有函數(shù)關(guān)系,。

圖4 電容與電壓的特性關(guān)系

　　要確定溫度、元件容差和電壓范圍內(nèi)的最差情況下電容,，可用溫度變化率和容差來調(diào)整標(biāo)稱電容,，見公式1。

CEFF=CBIAS×(1-TVAR)×(1-TOL) (1)

　　其中,，CBIAS是工作電壓下的標(biāo)稱電容,；TVAR是溫度范圍內(nèi)最差情況下的電容變化率（百分率）；TOL是最差情況下的元件容差（百分率）,。

　　本例中,，X5R電介質(zhì)在–40～+85℃范圍內(nèi)的TVAR為15%,；TOL為10%；CBIAS在1.8 V時為0.94μF,，如圖4所示,。將這些值代入公式1，即可得出：

CEFF=0.94μF×(1-0.15)×(1-0.1)=0.719μF

　　在工作電壓和溫度范圍內(nèi),，ADP151的最小輸出旁路電容額定值為0.70μF,，因而此電容符合該項要求。