用100nf电容给72Mhz时钟信号退耦合适么？

       先贤有云，人生有三境界“看山是山，看水是水；看山不是山，看水不是水；看山还是山，看水还是水。”这三个阶段，真实反应了先贤对世事万物认知过程的突破进阶过程。而作为一名硬件开发人员，对硬件技术的认知，最近也发现有 了一定的提升。

   

一个面试题

   

   

      先抛出来一个面试题：用100nf的电容滤除72MHz干扰时钟信号，是否合适？先思考下。

   

电容的等效模型

   

   

      低频时，瓷片电容 就是一颗电容。

     高频时，它就不仅仅一颗电容，而是电感L、电阻R、电容C的复合体。

   

电容频率阻抗曲线的解读

   

   

       下面实际看下电容EMK042BJ332MC(Taiyo)的频率特性曲线，在曲线中分别用不同颜色标注了几种曲线。

1、深蓝色曲线为电容的ESR；

2、绿色曲线为电容(理想模型)的阻抗频率曲线；

3、天蓝色曲线为电容的ESL；

4、粉红色曲线为电容(实际模型)的阻抗频率曲线；

5、红色直线为电容的自谐振频率f0。

6、当频率f<f0时，电容呈容性；当频率f=f0时，电容呈阻性；当频率f>f0时，电容呈感性。

7、在电容的理想模型下，是不存在ESR和ESL，所以|Z|=1/wC=1/2πfC；

8、在电容的实际模型下，电容相当于LCR的串联，所以ESR和ESL都要考虑，Z=R+j(wL-1/wC)；

9、当电容处在谐振频率点时，电容的感抗和容抗相互抵消，此时阻抗最小，|Z|=ESR。

   

揭晓问题答案

   

   

      针对文章开头抛出来的面试题，结合上面的描述，我们一起看下100nf电容的阻抗频率特性曲线。下图是Taiyo的JMK063BJ104KP-F(100nf)，从曲线中可以看出，自谐振频率为30MHz，此时的ESR为21.6mΩ。

      当时钟频率在72MHz时，此时的工作频率已远超出100nf的自谐振频率，此时已经是呈感性。原则上讲，此时的电容已经不再是电容，而是电感！这里就如同文章开头讲的：看山不是山，看水不是水。这里再用100nf做退耦，已经不合适。

        那我们更深一步，用多大的电容才合适呢？

       下面再看下UMK063BJ104KP-F(10nf Taiyo)，从曲线中可以看出自谐振频率为109MHz，ESR=84mΩ。当工作频率为72MHz时，仍未超过自谐振频率，电容仍表现为容性，可以起到退耦作用。

        所以用小于或等于10nf的电容，滤除72MHz的干扰时钟信号比较合适。