電容系數(shù)會影響到哪些地方?

　　為任何電路選擇電容器時都需要注意失真問題。如果電容器在信號路徑中，就會出現(xiàn)這類失真。圖1是2個在信號路徑中包含電容器的典型電路。

　　圖1a是 Sallen-Key 帶通濾波器的第一級。在該電路中，兩個重要電容器出現(xiàn)在通過濾波器的信號路徑中。圖1b 是一個使用R/C 對驅(qū)動SAR-ADC 的放大器。電容器CF 在輸入信號到達ADC 之前完全接觸到了該輸入信號。

　　圖1. 六階帶通濾波器的第一級 (a) 以及使用 R/C 對驅(qū)動 ADC 的放大器 (b)。

　　該失真出現(xiàn)的原因是標準電容器的電壓與特性相關(guān)。換句話說，電容隨所應(yīng)用的電壓及頻率而變化。

　　下面是描述在一段電壓曲線上電容變化的等式：

　　C = C0 (1 + bVCAP)

　　其中，C0 是標稱電容;VCAP 是整個電容的電壓;b 是電容器的電壓系數(shù)。

　　圖2 是整個電容器相關(guān)該效應(yīng)的典型曲線。

　　圖2. 電容器電壓系數(shù)

　　電容器輸入或輸出電荷通過相鄰阻抗，可產(chǎn)生一個壓降錯誤。由于電容器的充電電流與電壓相關(guān)，因此會產(chǎn)生一個非線性錯誤。對于正弦波來說，該錯誤包含諧波。

　　電容器電壓系數(shù)特性可能在半導體工藝技術(shù)中更為明顯。由于ADC 輸入端(圖1b)有一個內(nèi)部輸入R/C,因此這種失真現(xiàn)象也會發(fā)生在轉(zhuǎn)換器的輸入端。

　　此外，整個電容器的輸入信號頻率也會影響轉(zhuǎn)換精確度。電容值會引起失真，失真會隨頻率改變。

　　圖3. 電容器 THD+N 與頻率的比較

　　該圖是幾項電容器技術(shù)特性及其總諧波失真 + 噪聲(SINAD)與頻率性能的比較。圖中最底下的曲線是使用C08 電容器獲得的。C0G 電容器數(shù)據(jù)上面的曲線是系統(tǒng)測量值。圖中的其它曲線來自具有不同電介質(zhì)(Z5U、Y5V 和 X7R)的陶瓷電容器。請注意，這些類型的電容器會隨頻率變化產(chǎn)生明顯的非線性及信號失真。

　　圖中沒有顯示 NPO 類陶瓷電容器。NPO 類電容器與C0G 性能非常匹配。關(guān)鍵是要為C1 和C2 (圖1a)以及CF(圖 1b) 選擇正確的電容器類型。你會發(fā)現(xiàn)較高質(zhì)量的外部電容器(CF)不會降低ADC 的AC 性能標準。較小內(nèi)部ADC 電容器(CSH)的較大電壓系數(shù)比不上較大外部電容器的較低電壓系數(shù)。

　　信號失真的形式有很多種，但如果遇到此類問題，電路信號路徑中的電容器可能是最后才考慮的問題。