电容系数会影响到哪些地方?

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电容系数会影响到哪些地方? [复制链接]

　为任何电路选择电容器时都需要注意失真问题。如果电容器在信号路径中，就会出现这类失真。图1是2个在信号路径中包含电容器的典型电路。

　　图1a是 Sallen-Key 带通滤波器的第一级。在该电路中，两个重要电容器出现在通过滤波器的信号路径中。图1b 是一个使用R/C 对驱动SAR-ADC 的放大器。电容器CF 在输入信号到达ADC 之前完全接触到了该输入信号。

　　图1. 六阶带通滤波器的第一级 （a） 以及使用 R/C 对驱动 ADC 的放大器 （b）。

　　该失真出现的原因是标准电容器的电压与特性相关。换句话说，电容随所应用的电压及频率而变化。

　　下面是描述在一段电压曲线上电容变化的等式：

　　C = C0 （1 + bVCAP）

　　其中，C0 是标称电容；VCAP 是整个电容的电压；b 是电容器的电压系数。

　　图2 是整个电容器相关该效应的典型曲线。

　　图2. 电容器电压系数

　　电容器输入或输出电荷通过相邻阻抗，可产生一个压降错误。由于电容器的充电电流与电压相关，因此会产生一个非线性错误。对于正弦波来说，该错误包含谐波。

　　电容器电压系数特性可能在半导体工艺技术中更为明显。由于ADC 输入端（图1b）有一个内部输入R/C,因此这种失真现象也会发生在转换器的输入端。

　　此外，整个电容器的输入信号频率也会影响转换精确度。电容值会引起失真，失真会随频率改变。

　　图3. 电容器 THD+N 与频率的比较

　　该图是几项电容器技术特性及其总谐波失真 + 噪声（SINAD）与频率性能的比较。图中最底下的曲线是使用C08 电容器获得的。C0G 电容器数据上面的曲线是系统测量值。图中的其它曲线来自具有不同电介质（Z5U、Y5V 和 X7R）的陶瓷电容器。请注意，这些类型的电容器会随频率变化产生明显的非线性及信号失真。

　　图中没有显示 NPO 类陶瓷电容器。NPO 类电容器与C0G 性能非常匹配。关键是要为C1 和C2 （图1a）以及CF（图 1b） 选择正确的电容器类型。你会发现较高质量的外部电容器（CF）不会降低ADC 的AC 性能标准。较小内部ADC 电容器（CSH）的较大电压系数比不上较大外部电容器的较低电压系数。

　　信号失真的形式有很多种，但如果遇到此类问题，电路信号路径中的电容器可能是最后才考虑的问题。