如何選擇合適的電容器及射頻產(chǎn)品中的設計

隨著當今無線技術的進步，人們將更多的精力放在了組件性能上。本文將討論陶瓷和瓷片電容器，并了解它們在射頻產(chǎn)品設計中的行為。它們是絕對需要體積效率，可靠性和RF性能的無線應用的絕佳選擇。

設計標準

ATC陶瓷貼片電容器最常用的設計類別是多層（MLC）和單層（SLC）。MLC使用多個或堆疊的電極部分，而SLC包含兩個由電介質(zhì)隔開的電極。兩者均按照以下設計標準構(gòu)造：

• 陶瓷和瓷電介質(zhì)
• 堅固的密封結(jié)構(gòu)
• 優(yōu)化的電極圖案
• 低電阻電極和終端材料
• 高介電強度
• 電極和終端之間的保護性阻擋層（MLC）
• 可直接表面安裝在微帶上
• 在溫度和濕度下超穩(wěn)定
• Q極高
• 低耗散損耗

選擇合適的電容器

選擇用于RF無線應用的陶瓷貼片電容器時，建立整體電路性能標準非常重要。然后應將組件與特定的應用程序要求相匹配。該電路元件的典型性能要求購物清單可能包括以下內(nèi)容：

• 電容（pF）
• 寬容 （％）
• 額定電壓（WVDC，VRMS）
• 等效串聯(lián)電阻（ESR）
• 溫度系數(shù)（TC，PPM /°C）
• 耗散系數(shù)（％）
• 串聯(lián)諧振頻率（Fsr）
• 并聯(lián)諧振頻率（Fpr）
• 絕緣電阻（IR）
• 介電老化效應（每十年小時的百分比）

表現(xiàn)

理想的電容器將其所有能量存儲在電介質(zhì)中，即1 /2CV2。但是，可實現(xiàn)的電容器將始終表現(xiàn)出一定的串聯(lián)電阻，必須加以考慮。稱為等效串聯(lián)電阻（ESR）的串聯(lián)電阻始終是RF電路設計中要考慮的最重要因素之一。它主要歸因于介電損耗以及電極和端接材料的金屬損耗的影響。而且，必須在每個階段都對制造過程進行適當?shù)目刂?，以確保獲得最佳的ESR性能。在從Hz到KHz的低頻區(qū)域，ESR的主要貢獻是介電損耗。但是，在RF頻率下，ESR主要是由于金屬損耗（即電極和端子）引起的。

大多數(shù)制造商通常在特定頻率下以毫歐表示ESR。最經(jīng)常用作準則的標準是EIA RS483和MIL-C-55681。在30 MHz和1 GHz之間的各種頻率下執(zhí)行測量。因此，有必要在您的特定設計頻率下考慮ESR值。例如，如果您正在設計用于900 MHz的無線應用，并且ESR指定為150 MHz，則可以通過將150 MHz的指定ESR乘以√900/150來計算900 MHz的ESR。這種關系在RF上表現(xiàn)良好，并解釋了“皮膚效應”。ESR是電容器的主要損耗元件，用于確定功率損耗，即：P =I2* ESR。

品質(zhì)因數(shù)（Q）是品質(zhì)因數(shù)，是電容器在電介質(zhì)中存儲能量的能力的度量。由于Q = Xc / ESR，因此很明顯，低ESR會產(chǎn)生高Q。與ESR一樣，必須在設計頻率下指定或計算Q。

耗散因數(shù)（DF）也稱為損耗角正切，是Q的倒數(shù)，即DF = 1 / Q。使用理想的電容器，電流可使電壓超前90度。然而，實際的電容器將具有稱為損耗角的小角度。損耗角的切線等于耗散因數(shù)，它表示電容器中總無功功率的哪一部分將作為熱量而損耗，即耗散損耗。

例子：損失角= 3度；
因此DF =棕褐色3 = 0.05或5％。

在上面的示例中，耗散因子為0.05或5％。這意味著電容器中總功率的5％由于熱量而損失。請參考圖1。

為無線應用選擇射頻芯片電容器

寄生行為無線設計應用中的另一個主要問題是電抗元件的寄生行為。電容器可以用等效電路元件建模，該等效電路元件考慮了寄生效應。圖2顯示了集總元件模型，并且對于這些應用中的片式電容器有效。使用該模型可以幫助設計人員確定諸如串聯(lián)諧振頻率（Fsr），等效串聯(lián)電感（ESL）和傳遞函數(shù)特性之類的特性。

為無線應用選擇RF芯片電容器

編輯：hfy