说到电容器,各位肯定不会陌生,它是电子设计中最基本的物理器件,与电阻和电感一样属于电子系统的基础部件。
之所以称它们为基础元件,是因为在电路设计中不管有没有使用,它们都直接或者间接地存在:等效电容或者寄生电容,它们无所不在,在自然界中,它们寄生在导体与绝缘体之间;在电子电路中,它们可以寄生在任何元器件里。因此对电容器特性的深度理解,才能熟练地掌控和应用它们。
电容器模型和威廉希尔官方网站 规格
C
指的是电容器的标称值,单位通常为μF、nF和pF,电容器的标准数值可以参考下图。
ESR
电容器中的等效串联电阻,理想值为0。陶瓷电容器具有最佳的ESR(通常为毫欧级),钽电解电容器的ESR为数百毫欧,而铝电解电容器的ESR为欧姆级。
ESL
电容器的等效串联电感,理想值为0。ESL的范围通常在100pH~10nH之间。
Rp
为并联泄露电阻(或称为绝缘电阻),理想值为无限小,其范围可以从某些电解电容器的数十兆欧,至陶瓷电容器的几十千兆欧。
电压额定值
指可以施加到电容器上的最大电压,超过这个值会损坏电容器。
电压系数
指电容随着施加电压的变化值,单位是ppm/V。高压系数会引入失真,COG电容器具有最低的电压系数,而把电容器用于信号处理(如滤波)的环境中,电压系数最为重要。
温度系数
电容值在温度范围内的变化率,单位是ppm/℃。在理想的情况下,温度系数为0。最大指定的漂移值通常在10~100ppm/℃的范围内,或者更大,这取决于电容器的类型,下面会详细说明。
频率响应
由于ESR和ESL的存在,电容器在某些特定的频点(由ESR和ESL共同决定)会出现对信号阻抗变小的现象,下图是ESR和ESL对电容器频响的影响关系:
电容器类型介绍
COG/NP0(1类陶瓷电容器)
- 用于信号路径、滤波、低失真、音频和高精度场合中;
- 电容范围:0.1pF~0.47μF;
- 最低温度系数:±30ppm/℃;
- 低压系数;
- 最小电压效应 ;
- 良好的公差:±1%~±10%;
- 温度范围:-55℃~125℃(150℃以及更高的温度);
- 对于较大的电容值,电压范围也许会受到限制。
X7R(2类陶瓷电容器)
- 用于去耦合和其它应用,并且在设计中对精度和低失真没有要求;
- 电容值范围:10pF~47μF;
- 温度系数:±833ppm/℃(在温度范围内的±15%);
- 实质电压系数公差:±5%~-20%/+80%;
- 温度范围:-55℃~125℃;
- 对于较大的电容值,电压范围也许会受到限制。
Y5V(2类陶瓷电容器)
- 温度范围内的温度系数:-20%/+80%;
- 温度范围:-30℃~85℃;
- 其它特性与X7R以及其它2类陶瓷电容器类似。
氧化铝电解电容器
- 用于需要大电容值的大型去耦合应用和其它场合;
- 需要特别注意,电解电容器是被极化的电容器,如果极性接反,就会损坏电容器 ;
- 电容值范围:1μF~68000μF;
- 温度系数:±30ppm/℃;
- 实质温度系数公差:±20%;
- 温度范围:-55℃~125℃(150℃以及更高的温度);
- 具有比其它类型电容器更高的ESR 。
钽电解电容器
- 电容值范围:1μF~150μF;
- 特性与氧化铝电解电容器相类似,但尺寸更小。
聚丙烯薄膜电容器
- 电容值范围:100pF~10μF;
- 极低的电压系数(低失真) ;
- 成本比其它类型的电容器要更高;
- 单位电容值尺寸要大于其它类型电容器;
- 温度系数:在温度范围内为2%;
- 温度范围:-55℃~100℃。
熟练地理解并掌握这些基本特性,在特定的应用场合中将起到至关重要的作用。
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