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前言: ESR和ESL,寄生电阻和寄生电感,因为寄生电感的存在,导致高频信号的IL(插入损耗)较大,严重影响到电容的高频滤波效果,因此发展出了三端子电容,它比普通电容更加接近理想电容,寄生电感更小,在高频范围中阻抗相对普通电容更低,在高频域滤波效果更出众。 图1-1 电平等效模型 图1-2 三端子电容符号 在介绍三端子电容之前,为了更好的了解片状三端子电容,我们先介绍引线型三端子电容: 图1-3 三端子电容等效电路 如上图所示,在单板的电介质两端涂上电极,在电极两端安装上引线端子即构成了引线型陶瓷电容器,由于端子上残留电感的存在,因此作为旁路使用时,会与地面产生电感。 图1-4 理想电容与实际电容的插损对比 上图是将电容器作为旁路电容使用时的插入损耗,如图所示,可以知道,越往下的干扰越小,由于电容器的阻抗随着频率的增大而减小,因此在高频范围内,插入损耗也应该如图1-4的虚线所示。 但是实际上电容器在实际使用时是存在残留电感的,因为电感有阻碍高频的作用,因此会降低滤波的效果。故实际的插入损耗特性应该是如1-4所示的V字型。 为了解决上面的问题,我们对二端子电容进行改善,如下图所示: 图1-5 引线型三端子电容 如上图所示,在单侧引入两根引线端子,将两根引出的引线分别连接到电源和信号线的输入和输出,将相反的一侧接地。通过这种方式,两根引线的寄生电感将不进入大地侧,由此可以极大的减小接地电感。 此外,由于两根引线侧的引线电感作用类似于T型滤波器的电感,能够起到降低干扰的作用。 二、片状三端子电容 在了解到了引线型的三端子电容的发展来源和优势后,我们在转到表面贴装三端子电容,因为目前应用场景最多的就是片状多层陶瓷电容器。 图1-6 片状多层陶瓷电容器 如图1-6所示为片状多层陶瓷电容器的结构,其结构表现为:夹着电介质薄片,分别与两侧外部电极连接的内部电极交错层叠。由于其为片状结构且无引线,因此该部分没有残留电感,然而其内部存在着微量电感,因此在较高频率下降会导致性能下降。 与引线型三端子电容相同,表面贴装电容也可以通过改变电极结构提高高频性能。 图1-7 片状三端子电容结构图 如上图所示,在电容的两端接地,夹住电介质,使得贯通电极与接地电极交互层叠,形成类似穿心电容器的结构,用下图可以更好的理解: 贯通电极的电感与其在引线型三端子电容器中的情况一样,起到类似于T型滤波器中的电感的作用,因此可以减小残留电感的影响。 接地端连接的距离比较短,因此该部分的电感也比较小,并且由于接地端连接两端,因此呈并联状态,电感也将降低一半。 三、片状三端子电容器实际上为四端 片状三端子电容器虽然名为三端,但是实际上为四端结构,这是因为,虽然设计可以减小接地端电感,但是在电气特性上,无论哪个端子都有相同的电位,而引线型三端子电容原本就为三端子电容。因此贴片后仍然被称为三端。 四、片状三端子电容器的安装方法 片状三端子电容器具有贯通端子和接地端子,所以和普通的电容相比,安装的方式差异很大。 |
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