各位同学大家好，欢迎继续做客电子工程学习圈，今天我们继续来讲这本书，硬件系统工程师宝典。上篇我们说到做电阻选型时要考虑阻值、功率、精度和封装大小。上下拉电阻除了给引脚一个稳定的电平，可以提高电压准位、增加输出功率以及满足阻抗匹配的要求。今天来看看电容和电感都有什么特性。
电容特性分析
电路设计中常用的电容种类有铝电解电容、钽电容、陶瓷电容、OSCON固态电容和薄膜电容。其中，薄膜电容具有较小的公差、较高的容量、较高的稳定性和极低的压电效应，是X、Y安全电容的首选。铝电解电容、钽电容和OSCON固态电容是极性电容，使用时要注意正负极，陶瓷电容是非极性电容。常用的电容种类如下图所示：
常用电容种类
铝电解电容
铝电解电容的特点是容量大，但是漏电大、误差大、稳定性差，常用于交流旁路滤波、低频滤波电路。有正负之分，使用时不能接反，容值范围0.1~22000uF。铝电解电容的耐压是在规定工作温度范围内，电容可长期可靠工作时的最大直流电压。如果是工作在交流状态，那么交流电压的最大值不能超过电容的耐压值。在滤波电路中，电容的耐压值不要小于交流有效值的1.42倍。铝电解电容由于内部采用液态电解液，在产品使用过程中，内部电解液会逐渐干涸，电容的标称容量会慢慢变小，导致滤波效果大大缩水。电解液也导致铝电解电容温度特性也不好。因此不能应用在环境苛刻、设备寿命长的设计中。
钽电容
钽电容其实也是电解电容的一种，区别是钽电容使用钽作为介质，固态钽由于性能优良，工作温度范围宽。因此，钽电容适合在高温下工作，高频滤波性能好，体积小容值大，在高速PCB的电源设计中得到了广泛的应用，容值范围2.2~560uF。钽电容使用时的正负极要连接正确，反接会导致电容发热损坏。钽电容的耐电压能力和耐电能力较弱，在使用时，钽电容的工作电压要降额至少50%，若钽电容后所接的是感性负载、瞬态工作电流很大的情况下，钽电容的工作电压要降额至少70%。
陶瓷电容
陶瓷电容以陶瓷作为电介质，具有尺寸小、低ESR、低成本和高纹波电流能力等优点，常用的陶瓷电容容值范围0.5pF~100uF。陶瓷电容在电源完整性的去耦中得到了广泛应用。
OSCON固态电容
OSCON是三洋公司生产的一种性能较好的电解电容，可以做到小型化、大容量及等效串联电阻小、使用寿命长的特点，适用作转换电流平滑电容器和清除各种噪声的电容器。
总结
综上所述可知，铝电解电容容量大、额定电压高，但适应工作温度环境较差，适用于低频滤波场合；钽电容具有较好的温度特性，具有较小的ESR和ESL，高频滤波特性较好，但承受冲击电压和冲击电流的能力不行，一般设计要降额50%以上使用；陶瓷电容具有体积小、价格低和稳定性好的优点，广泛应用于电源的高频滤波中，但是容值较小。
电感特性分析
电感会抵制电流的变化，主要作用是滤除高频谐波，通直流、阻交流；保持器件工作电流的稳定。比如主芯片各端口的逻辑状态高速切换产生的高频噪声可用LC低通滤电路滤除，再如电源部分会有大幅度的电流变化，采用电感可阻碍电流的变化，保证电源输出端输出稳定的电流。电感根据使用场合可分为电源电感、低频信号电感和高频信号电感。电感选型时还需要考虑电感值、直流电阻、额定电流和谐振频率。如下为电源类电感封装，一般比较大：
电源类电感用的封装
电感在焊接时一般有温度要求，如下图所示。人工焊接时，一般要求烙铁头温度在350℃以下，焊接在3s内完成。
电感机贴时的升温时间要求
下面来看看电感选型时需要考虑的参数
TDK高频滤波电感的选型及参数列表
从上表中从左到右分别是电感的感值（nH）及精度范围（Tolerance）（测试感值时的频率，上表中为100MHz），Q值最小值（Qmin）、Q值测试时的频率、自谐振频率出现时的最小频率、电感直流电阻的最大值和典型值、额定电流，根据这些参数可以确定此类电感是否满足设计需求。在选型中可以看出，一般电感值越大，对应的直流电阻越大，对应的谐振频率越小，对应的额定电流越小。
电感值随频率变化的关系
如上图所示，随频率上升，电感值开始基本不变，直到频率超过谐振频率，电感会迅速变大。当然电感值不会无限增加，增大到一定程度又会减小。
Q值随频率变化的关系
如上图所示，随着频率上升，Q值会先增大后迅速下降。因此，在对高频信号进行电感选型时，应选择谐振频点高于工作频点的电感，如果谐振频点低于工作频率，会给系统信号带来很大的噪声干扰。同理，LC低通滤波电路设计时，也要错开噪声频点与电感的自谐振频点。另外，电感在不同电路应用中的侧重参数不同，对于高速电路，要关注其谐振频点随频率变化的特性；对于电源电路，需要考虑其直流电阻和额定电压值等参数；对于串联在电路上的电感，要关注电感两端的压降。
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