電容系數會(huì )影響到哪些地方?

　　為任何電路選擇電容器時(shí)都需要注意失真問(wèn)題。如果電容器在信號路徑中，就會(huì )出現這類(lèi)失真。圖1是2個(gè)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(gè)重要電容器出現在通過(guò)濾波器的信號路徑中。圖1b 是一個(gè)使用R/C 對驅動(dòng)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 對驅動(dòng) ADC 的放大器 (b)。

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

　　下面是描述在一段電壓曲線(xiàn)上電容變化的等式：

　　C = C0 (1 + bVCAP)

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

　　圖2 是整個(gè)電容器相關(guān)該效應的典型曲線(xiàn)。

　　圖2. 電容器電壓系數

　　電容器輸入或輸出電荷通過(guò)相鄰阻抗，可產(chǎn)生一個(gè)壓降錯誤。由于電容器的充電電流與電壓相關(guān)，因此會(huì )產(chǎn)生一個(gè)非線(xiàn)性錯誤。對于正弦波來(lái)說(shuō)，該錯誤包含諧波。

　　電容器電壓系數特性可能在半導體工藝技術(shù)中更為明顯。由于A(yíng)DC 輸入端(圖1b)有一個(gè)內部輸入R/C,因此這種失真現象也會(huì )發(fā)生在轉換器的輸入端。

　　此外，整個(gè)電容器的輸入信號頻率也會(huì )影響轉換精確度。電容值會(huì )引起失真，失真會(huì )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(xiàn)是使用C08 電容器獲得的。C0G 電容器數據上面的曲線(xiàn)是系統測量值。圖中的其它曲線(xiàn)來(lái)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(lèi)型的電容器會(huì )隨頻率變化產(chǎn)生明顯的非線(xiàn)性及信號失真。

　　圖中沒(méi)有顯示 NPO 類(lèi)陶瓷電容器。NPO 類(lèi)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(lèi)型。你會(huì )發(fā)現較高質(zhì)量的外部電容器(CF)不會(huì )降低ADC 的AC 性能標準。較小內部ADC 電容器(CSH)的較大電壓系數比不上較大外部電容器的較低電壓系數。

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