电子电路模电数电计算器
Capacitor Parallel Plate Capacitance Calculator
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平行板电容计算器
平行板模型是理解电容最直观的方式：容量与极板面积、介电常数成正比，与极板间距成反比。做 PCB 叠层设计、估算杂散电容或挑选介质材料时，都先用这个公式估一轮数量级。
使用方法
- 填入极板面积（可按长×宽换算）
- 选择或输入介电常数 εr（空气 1、FR4 约 4.4、陶瓷 10～10000）
- 填入介质厚度，读取容量与击穿电压估算
计算公式
| 电容量 | C = ε₀ · εr · A / d ε₀ = 8.854×10⁻¹² F/m，A 单位 m²，d 单位 m |
|---|---|
| 常用单位换算 | 1 pF = 10⁻¹² F，1 nF = 10⁻⁹ F，1 µF = 10⁻⁶ F PCB 上的杂散电容通常在 pF 量级 |
| 能量密度 | E = ½ · ε₀ · εr · (V/d)² 与场强的平方成正比 |
计算示例
PCB 上两块 10 mm × 10 mm 铜箔，间距 0.2 mm，FR4 介质 εr = 4.4
- A = 10 × 10 = 100 mm² = 1×10⁻⁴ m²
- d = 0.2 mm = 2×10⁻⁴ m
- C = 8.854×10⁻¹² × 4.4 × 1×10⁻⁴ / 2×10⁻⁴ ≈ 19.5 pF
结果：约 19.5 pF，足以影响高速信号但不会影响直流
空气可变电容：极板单片 10 平方英寸、间距 0.1 英寸、共 11 片（εr = 1）
- 单片贡献：0.2235 × (1 × 10) / 0.1 = 0.2235 × 100 = 22.35 pF
- 间隙数 = 极板数 − 1 = 11 − 1 = 10
- C = 22.35 × 10 = 223.5 pF
结果：输出 223.5 pF，与手算一致
要点与常见误区
- 间距减半容量翻倍，但耐压也减半，两者是同一枚硬币的两面。
- 介电常数随频率和温度变化，高频下 FR4 的 εr 会从 4.4 掉到 4.0 左右。
- 实际电容还存在边缘效应，小面积极板的实测值往往比公式高 10%～20%。
- 页面输入是英制：面积单位平方英寸、厚度单位英寸，输出单位 pF；1 英寸 = 2.54 cm，1 平方英寸 = 6.4516 cm²，公制数据先换算再填
- 容量只与 N − 1 有关：极板数填 1 输出恒为 0；间距 d 填 0 时输出 Infinity 而不是报错提示
常见问题
- 为什么 PCB 走线之间会有电容？
- 相邻走线相当于两块极板，中间是介质，长度越长、间距越小，耦合电容越大，高速信号串扰就来自这里。
- 电解电容为什么容量大？
- 它把铝箔蚀刻成多孔结构，等效面积放大上百倍，再用薄氧化层做介质，所以容量远高于同体积的平行板电容。
- 介电常数越大越好吗？
- 不一定。εr 大能在小体积做大容量，但温度稳定性和高频损耗通常更差，C0G 类 εr 只有几十却最稳定。
- 极板数为什么按 N−1 计
- N 片极板叠放时只有相邻两片之间形成电容，间隙数是 N − 1。页面公式 C = 0.2235 × (k × A / d) × (N − 1)，11 片按 10 个间隙算；若错乘成 N 会偏大 10%（例中 223.5 会变成 246.15 pF）。
- 计算器输出的单位是什么
- 皮法（pF）。公式中的 0.2235 是英制经验系数，面积平方英寸、间距英寸代入后结果天然是 pF。例如 1 平方英寸、0.01 英寸、2 片、εr = 1 时 C = 0.2235 × 100 × 1 = 22.35 pF。
- 结果和 ε₀εrA/d 公式对不上怎么办
- 两套口径换算后一致：1 in² = 6.4516×10⁻⁴ m²，1 in = 0.0254 m，ε₀ × 6.4516×10⁻⁴ / 0.0254 ≈ 0.2249 pF，与页面系数 0.2235 只差 0.6%，属经验系数取值差异。对不上多半是面积误填了长度，或平方英寸没换算。
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