电容器的寄生作用与杂散电容71808

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1、H：我想知道如何为貝•体的应川选择合适的电容器，但我乂不消•楚许多不同种类的电容器有哪些优点和缺点？答：为具体的应用选择合适类型的电容器实际上并不困难。一般來说，按应用分类，大多数电容器通常分为以下四种类型（见图14.1）：心门交流耦合

2、尽管流行的电容器冇十儿种，包括聚脂电容器、薄膜电容器、陶瓷电容器、屯解电容器，但是对某一具体应用來说，绘合适的电容器通常只有一两种，因为其它类型的电容器，要么有的性能明显不完善，要么有的对系统性能有''寄生作用”，所以不采用它们。问：你谈到的"寄生作川”是怎么回事？答：与“理想”电容器不同，“实际”电容器用附加的“寄生”元件或“非理想”性能來表征，其表现形式为电阻元件和电感元件，非线性和介电存储性能。“实际”电容器模型如图14.2所示。山于这些寄生元件决定的电容器的特性，通常在电容器生产厂家的产品说明中都冇详细说明。在每项应用中了

3、解这些寄生作用，将有助于你选择合适类型的电容器。图14.2“实际”电容器模型问：那么表征非理想电容器性能的最重耍的参数有哪些？答：最重要的参数冇四种：电容器泄漏电阻RL（等效并联电阻EPR）、等效串联电阻（ESR）、等效串联电感（ESL）和介电存储（吸收）。电容器泄漏电阻，RP：在交流耦介应用、存储应用（例如模拟积分器和采样保持器）以及当电容器用于高阻抗电路时，RP是一项重要参数，电容器的泄漏模型如图14.3所示。何IDEALMODEL(b>LEAKAGEMODEL（a）埋想蟆型（b）泄漏模塑•图14.3电容器的泄漏模型C时间常数

4、决定的速图14.3电容器的泄漏模型理想电容器屮的电荷应该只随外部电流变化。然而实际电容器中的RP使电荷以R率缓慢泄漏。电解电容器（钳电容器和铝电容器）的容量很人，由于其隔离电陌低，所以漏电流非常人（典型值5〜20nA/uF）,因此它不适合用于存储和耦合。最适合用于交流耦合及电荷存储的电容器是聚四氛乙烯电容器和其它聚脂型（聚丙烯、聚苯乙烯等）电容器。等效串联电阻（ESR）,RESR:电容器的等效串联电阻是由电容器的引脚电阻与电容器两个极板的等效电阻相串联构成的。当有大的交流电流通过电容器，RESR使电容器消耗能量（从而产生损耗）。这

5、对射频电路和载冇高波纹电流的电源去耦电容器会造成严匝后果。但对精密高阻抗、小信号模拟电路不会冇很大的彩响。RESR最低的电容器是云母电容器和薄膜电容器。等效串联电感（ESL）,LESL:电容器的等效串联电感是由电容器的引脚电感与电容器两个极板的等效电感串联构成的。像RESR一样，LESL在射频或高频一匸作环境下也会出现严重问题，虽然粘密电路本身在直流或低频条件下正常工作。其原因是用子糟密模拟电路屮的晶体管在过渡频率（transitionfrequencies）扩展到几百兆赫或几吉赫的情况下，仍具冇增益，町以放大电感值很低的谐振信号

6、。这就是在高频情况下对这种电路的电源端要进行适当去耦的主要原因。电解电容器、纸介电容器和塑料薄膜电容器不适合用于高频去耦。这些电容器皐本上是由多层塑料或纸介质把两张金属箔隔开然后卷成一个卷筒制成的。这种结构的电容具冇相当大的自感，而且当频率只要超过几兆赫时主要起电感的作用。对于高频去耦更介适的选择应该是单片陶瓷屯容器，因为它们具冇很低的等效串联电感。单片陶瓷电容器是由多层夹层金属薄膜和陶瓷薄膜构成的，而且这些多层薄膜是按照母线平行方式排布的，而不是按照串行方式卷绕的。单片陶瓷电容的不足之处是具冇颤噪声（即对振动放感），所以有些单片

7、陶瓷电容器可能会出现自共振，具冇很高的Q值，因为串联电阻值及与其在一起的电感值都很低。另外，圆片陶瓷电容器，虽然价格不太贵,但冇时电感很人。问：在电容器选择表中，我看到“损耗因数”这个术语。请问它的含义是什么？答：好。因为电容器的泄漏电阻、等效串联电阻和等效串联电感，这三项指标儿乎总是很难分开，所以许多电容器制造厂家将它们合并成一项指标，称作损耗因数（disspationfactor）,或DF,主要用来描述电容器的无效程度。损耗因数定义为电容器每周期损耗能量与储存能量Z比。实际上,损耗因数等于介质的功率因数或相角的余弦值。如果电容

8、器在关心频带范囤的高频损耗可以简化成串联电阻模型,那么筹效串联电阻与总容抗Z比是对损耗因数的一种很好的估算，即D103RESRC还可以证明，损耗因数等于电容器品质因数或Q值的倒数，在电容器制造厂家的产品说明屮冇时也给出这项指标。介质吸收，RDA,C