射頻電路如何選擇合適的電容器

本文介紹高頻電容的非理想行為，并幫助您選擇合適的電容和電感用于匹配網(wǎng)絡(luò)，DC 模塊，晶體和電源去耦等應(yīng)用。

除了預(yù)期的電容外，所有電容器還包含寄生電阻、寄生電容和寄生電感。下文顯示了典型電容器的理論模型。

電容器模型

C 是電容器設(shè)計(jì)的電容。由于電容 （Cp） 引起的電抗 （Xc） 和寄生電容 （Cp） 引起的電抗 （XCp） 分別為

從等式中可以看出，電容的電抗隨著頻率的增加而降低。Cp 是通常非常低的寄生電容。因此，該元件的電抗在低頻下非常高。由于該元件與主電容并聯(lián)，因此在低頻下，Cp 沒有影響。通過電容器的電流變化引起電容器周圍的磁場變化，其中一部分由導(dǎo)體感應(yīng)，引入 EMF，反抗電流的變化導(dǎo)致寄生電感。這個(gè)寄生電感的電抗是

寄生電感的電抗隨頻率增加。通常 L 在電容器中是非常小的值; 所以，在低頻率下，XL可以忽略不計(jì)。R 是電容器的有效串聯(lián)電阻。它通常是一個(gè)非常低的價(jià)值。

電容的有效阻抗是

在低頻時(shí)，XCp非常高，有效阻抗為

在低頻時(shí)，電路主要是電容式的。Xeff 與 XC 幾乎相同。但隨著頻率的增加，XC 持續(xù)下降，XL 持續(xù)增加。最后，在某個(gè)頻率下，XL 等于 XC，電容的阻抗等于 R.該頻率是電容器的串聯(lián)諧振頻率 （SRF）。

當(dāng)選擇電容器進(jìn)行阻抗匹配時(shí)，請確保 SRF 遠(yuǎn)高于工作頻率。這確保了電容器的電抗因?yàn)楣嫉碾娙葜刀純?yōu)，并且有效電抗不會被寄生電感降低。

在選擇去耦電容器時(shí)，最好選擇具有接近噪聲頻率的 SRF 去耦的值。這確保了噪聲尋求一個(gè)低阻抗接地路徑。

在更高的頻率下，電抗 XCp 變得等于另一個(gè)電抗臂的電抗 （現(xiàn)在大部分等于 XL）。在這個(gè)頻率下，電容器表現(xiàn)得像開路。

該頻率是并聯(lián)諧振頻率。避免在并聯(lián)諧振頻率下使用電容器。

電容器的品質(zhì)因數(shù)

電容器 （C） 的品質(zhì)因數(shù) （Q） 是在給定頻率 （f） 下電容器的電抗與其電阻 （R） 的比值。

高 Q 電容器具有較少的不需要的電阻。確保在 RF 電路的工作頻率下使用高 Q 值電容; 否則，射頻能量會作為熱能浪費(fèi)在電容器的電阻中。

電容器推薦

? 對于匹配網(wǎng)絡(luò)的組件，只能使用 C0G / NP0 電容器。這可確保匹配網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)溫度范圍內(nèi)不發(fā)生變化。

? 對于晶體負(fù)載，只能使用 C0G / NP0 電容。這確保了時(shí)鐘定時(shí)和 RF 頻率在整個(gè)溫度范圍內(nèi)不會改變。

? 對于匹配網(wǎng)絡(luò)，選擇在遠(yuǎn)低于 SRF 時(shí)工作正常的電容器。

? 射頻電路只能使用高 Q 電容。

? 對于去耦電容，可能不需要 C0G 電容的精度。通常使用 X5R 或 X7R 電容器 （取決于溫度范圍）。使用低 ESR 電容器進(jìn)行有效的去耦。

? 對于去耦電容，選擇在噪聲頻率下具有 SRF 的元件值。

? 建議使用較小的元件 （0402 或 0201），因?yàn)樗鼈兊募纳娍馆^小。

? 將直流模塊添加到已匹配的射頻走線時(shí)，最好使用 SRF 接近工作頻率且 ESR 較低的電容，因?yàn)?SRF 的電容有效電抗變?yōu)榱?。所以它不會改變阻抗匹配?/p>