三端子電容器在高頻電路中的應(yīng)用

三端子電容器(3 Terminal Capacitor)是一種特殊結(jié)構(gòu)的電容器，在普通電容器基礎(chǔ)上增加了一個引腳，其中兩個引腳貫通了同一電極。雖然這是一個微小的改變，卻從結(jié)構(gòu)上縮短了信號環(huán)路，使電容器的濾波效果發(fā)生了明顯的改善。

對于高頻電路中的濾波應(yīng)用，普通電容的引線電感是有害的。三端電容卻巧妙地利用引線電感，構(gòu)成了一個T型低通濾波器，使高頻濾波效果大幅改善。如果在三端子電容的兩根貫通引線上分別安裝一個鐵氧體磁珠，則會大大增加T型濾波器的濾波效果，成為一種常見的片狀濾波器組件。

1、引線型三端電容器

電容器就像三明治，兩個電極之間夾著一塊電介質(zhì)。由于其引線端子部分帶有微小的電感(殘留電感)，作為旁路電容使用時會與地面產(chǎn)生電感。這個殘留電感會產(chǎn)生干擾，降低頻率性能，表現(xiàn)出V字型插入損耗曲線。

引線型二端子電容器構(gòu)造

為改善二端子電容器的高頻特性，業(yè)界對其引線端子的形狀進(jìn)行了改進(jìn)，三端子電容器因此誕生。

電容器插入損耗頻率特性

三端子電容器將兩根引線分別連接至電源和信號線的輸入、輸出端，將相反一側(cè)接地。通過這種連接方式，兩根引線側(cè)的引線電感將不進(jìn)入大地側(cè)，由此可極大地減小接地電感。

引線型三端子電容器構(gòu)造

此外，由于兩根引線側(cè)的引線的電感作用類似T型濾波器的電感，能夠起到降低干擾的作用。

2、片狀三端子電容器

目前所使用的電容器多為片狀多層陶瓷電容器(MLCC)。二端子MLCC夾著電介質(zhì)薄片，分別與兩側(cè)外部電極連接的內(nèi)部電極交錯層疊。由于為片狀結(jié)構(gòu)，且無引線，因此該部分沒有殘留電感。然而，由于其內(nèi)部還存在微量電感，因此在較高頻率下將導(dǎo)致性能下降。

二端子MLCC電容器構(gòu)造

與引線型的三端子電容器一樣，三端子MLCC也可通過改變電極結(jié)構(gòu)提高高頻性能。三端子MLCC在芯片兩端接地，夾住電介質(zhì)，使貫通電極與接地電極交互層疊，從而形成類似于穿心電容器的結(jié)構(gòu)。貫通電極的電感與引線型三端子電容器中的情況一樣，起到類似于T型濾波器的電感作用，因此可減小殘留電感的影響。此外，由于接地端連接距離較短，因此該部分的電感也非常微小。并且，由于接地端連接兩端，因此呈并聯(lián)連接狀態(tài)，電感也將降低一半。

三端子多層陶瓷電容器構(gòu)造

圖6中對片狀三端子電容器與片狀二端子多層電容器的插入損耗特性進(jìn)行了比較。兩種元件的靜電容量相同，因此在低頻范圍內(nèi)特性相同。但是二端子電容器在頻率超過10MHz后性能便開始下降，而三端子電容器則在超過100MHz后才會出現(xiàn)性能下降。片狀MLCC在一定高頻范圍內(nèi)都不會出現(xiàn)性能下降，適用于需要去除高頻干擾應(yīng)用。

通過片狀三端子MLCC電容器改善高頻特性

實(shí)際上，三端子MLCC名為三端子，但實(shí)為四端結(jié)構(gòu)。這是因?yàn)?，雖然四端設(shè)計(jì)可減少接地端電感，但電氣特性方面，無論哪個端子都具備相同電位。

3、三端MLCC安裝方法

三端子MLCC具貫通端子與接地端子，因此與普通的二端子電容器相比，安裝方法有所不同。

由于半導(dǎo)體器件是精細(xì)工藝制造的，要求電源和信號鏈路元件的引腳都表現(xiàn)出低阻抗。三端子MLCC作為旁路電容器安裝時，應(yīng)在切斷信號或電源模式后，將MLCC連接上貫通電極，并在接地端子處準(zhǔn)備好接地模式進(jìn)行連接。為保持阻抗處于較低水平，必須盡量將接地模式短距離連接在穩(wěn)定的接地層上。

在高速處理器、游戲臺CPU/GPU、智能手機(jī)等數(shù)字設(shè)備中，一般使用多層板，這時PCB布線應(yīng)盡量短，推薦以通孔方式將三端子MLCC連接至接地層。

審核編輯：湯梓紅