大小电容并联做电源滤波原因

最近公司来了不少新人，我作为一个老油条，被安排带一个实习生。大概聊了下，这小伙子底子还行。虽然经常会问一些初级问题，但有些问题还是很发人深思的。前两天就问了一个问题，我觉得不错，有必要聊一聊。

一道问题

如下图所示，先抛出来一道问题：“电源上并联两个10uF和两个100nF，为什么不直接用一个22uF电容？这样还可以节省PCB空间”。这个问题比较小众，面试中标的概率比较小，但实际使用时却经常用到。

题外话

能问出这个问题，说明这小伙子确实是刚入行不久，同时又具有批判精神。

为什么这么说呢？

一般而言，工作过几年的工程师，要么是已经搞得很清楚，要么是对这种小细节，已经视而不见，直接忽视。相比后者，我更欣赏这小伙子的细心。

仿真对比验证

有的小伙伴可能会提到电容的频率阻抗曲线，今天我们不聊这方面，我们从滤波器的S参数维度来分析这个问题。

为了让我们的验证更有说服力，我们使用村田的在线仿真软件SimSurfing进行验证。

我们假定该12V电源是由Buck电路产生，而Buck电路的开关频率为2.2MHz。为了更清楚的观察对比效果，针对该电源，我们重点关注2M-300MHz的频率范围。

第一步：先搭个简单的滤波电路：0.1uF+10uF。

看下这个滤波电路的S21(插入损耗)曲线，如下图所示。

可能这样并看不出什么。如果把电源上的两个10uF和两个0.1uF合并呈一颗22uF，结果会怎样？

第二步：再搭一个滤波电路，只有22uF：

再看下滤波电路的S21曲线。

明显可以看出，10uF+0.1uF的S21曲线在2M~300MHz具有更大的插入损耗。根据滤波器的阻抗失配原则，滤波电路在目标频段内的插入损耗越大越好。

即：10uF+0.1uF在有限的频段内具有更好的滤波效果。

第三步：再搭一个滤波电路：2x0.1uF+2x10uF。

我们再看下滤波电路的S21曲线。如下图所示：三种方案中，在2M~300MHz范围内，2x10uF+2x0.1uF具有最大的插入损耗，即滤波效果最好。

总 结

今天讨论的内容比较简单，知识点也比较小。

问题：电源上并联两个10uF和两个100nF，为什么不直接用一个22uF电容？

本次讨论是从滤波器的插入损耗的维度进行分析，在2M~300MHz目标频段内，相对于单颗22uf电容，2x10uF+2x0.1uF这个电容组合具有更大的插入损耗，更有利于电源滤波。

其实，滤波器插入损耗只是分析这个问题的其中一个维度，还有其他解释方法，电容频率阻抗曲线也是一个维度。

怎么样？一个简短的问题，给出的回答可浅可深。我的助攻只能到这里，能否晋升到陆地神仙境，一剑开天门，就看你的造化了！

编辑：黄飞