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 2.3. 微波頻率下的電容

  在射頻電路中，電容是一種被廣泛使用的元件，如旁路電容，級(jí)間耦合，諧振回路，濾波器等。和電阻一樣，微波頻率下電容的容抗特性也會(huì)發(fā)生很大的變化。

  2.3.1. 電容的等效電路

  我們知道，電容的材料決定著電容的特性參數(shù)，電容的等效電路如圖2-3所示。C是電容自身的容值，Rp為并聯(lián)的絕緣電阻，Rs是電容的熱損耗，L是電容的引腳的電感。

圖2-3 電容的等效電路

  關(guān)于電容，我在這里介紹幾個(gè)平時(shí)大家在選料是可能不會(huì)關(guān)注的參數(shù)。

圖2-4定性的給出了電容在不同頻率下的表現(xiàn)出的電抗特性。圖中的縱軸為插入損耗（Insertion Loss），也就是由于電容的加入引起的損耗。

顯然，在轉(zhuǎn)折之前，電容表現(xiàn)出的是電容的特性，轉(zhuǎn)折之后，電容表現(xiàn)出來(lái)的卻是電感的特性。一般來(lái)說(shuō)，大容量的電容會(huì)比小容量的電容表現(xiàn)出更多的電感特性。因此，在250MHz的頻率下，一個(gè)0.1uF的旁路電容不一定比100pF的電容效果更好。換句話(huà)說(shuō)，容抗的經(jīng)典公式  

  似乎說(shuō)明當(dāng)頻率一定時(shí)，電容的容量越大，容抗越小。但是在微波率下，結(jié)論是相反的。在微波頻率下，一個(gè)0.1uF的電容會(huì)表現(xiàn)出比100pF電容更大的阻抗，這也是我們?cè)谠O(shè)計(jì)電源電路時(shí)為什么要在大容量的電解電容；兩端并聯(lián)小容量的電容的原因，這些小容量的電容用于消除高頻的噪聲信號(hào)。

  2.3.2. 電容的容量與溫度特性

  在CIS庫(kù)中選料時(shí)，我們總會(huì)發(fā)現(xiàn)電容有一項(xiàng)參數(shù)為X7R或者X5R，NPO等，我特此搜尋相關(guān)資料，翻譯過(guò)來(lái)，寫(xiě)在這一節(jié)中。

  這類(lèi)參數(shù)描述了電容采用的電介質(zhì)材料類(lèi)別，溫度特性以及誤差等參數(shù)，不同的值也對(duì)應(yīng)著一定的電容容量的范圍。具體來(lái)說(shuō)，就是：

  X7R常用于容量為3300pF~0.33uF的電容，這類(lèi)電容適用于濾波，耦合等場(chǎng)合，電介質(zhì)常數(shù)比較大，當(dāng)溫度從0°C變化為70°C時(shí)，電容容量的變化為±15%；

  Y5P與Y5V常用于容量為150pF~2nF的電容，溫度范圍比較寬，隨著溫度變化，電容容量變化范圍為±10%或者+22%/-82%。

  對(duì)于其他的編碼與溫度特性的關(guān)系，大家可以參考表2-1。例如，X5R的意思就是該電容的正常工作溫度為-55°C~+85°C，對(duì)應(yīng)的電容容量變化為±15%。

表2-1 電容的溫度與容量誤差編碼

不難想象，導(dǎo)線(xiàn)的本身存在一定的電阻，相鄰量個(gè)線(xiàn)圈之前存在一定的電容，于是，我們得到如圖2-5所示的電感的等效電路。其中Rs為導(dǎo)線(xiàn)存在的電阻，L為電感自身的感值，C是等效電容。電感的電感量－頻率曲線(xiàn)與電阻的阻抗－頻率曲線(xiàn)頗有些相似，這與它們具有類(lèi)似的等效電路有直接關(guān)系。讀者可自行分析電感的頻率特性曲線(xiàn)。 

圖2-5 電感的等效電路

  2.4.2. 電感的Q值

  電感的感抗與串聯(lián)電阻Rs的比值稱(chēng)為電感的Q值，即Q=X/Rs與電容類(lèi)似，Q值越大，則電感的質(zhì)量越好。如果電感是一個(gè)理想電感，那么Q值應(yīng)該是無(wú)限大，但是實(shí)際中不存在理想的電感，所以Q值無(wú)限大的電感是不存在的。