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电容系数会影响到哪些地方?

作者:时间:2018-09-03来源:网络

  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。

本文引用地址:/article/201809/388259.htm

  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。



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