为任何电路挑选电容器时都需求留意失真问题。假如电容器在信号途径中,就会呈现这类失真。图1是2个在信号途径中包括电容器的典型电路。
图1a是 Sallen-Key 带通滤波器的榜首级。在该电路中,两个重要电容器呈现在经过滤波器的信号途径中。图1b 是一个运用R/C 对驱动SAR-ADC 的放大器。电容器CF 在输入信号抵达ADC 之前彻底触摸到了该输入信号。
图1. 六阶带通滤波器的榜首级 (a) 以及运用 R/C 对驱动 ADC 的放大器 (b)。
该失真呈现的原因是规范电容器的电压与特性相关。换句话说,电容随所运用的电压及频率而改动。
下面是描绘在一段电压曲线上电容改动的等式:
C = C0 (1 + bVCAP)
其间,C0 是标称电容;VCAP 是整个电容的电压;b 是电容器的电压系数。
图2 是整个电容器相关该效应的典型曲线。
图2. 电容器电压系数
电容器输入或输出电荷经过相邻阻抗,可发生一个压降过错。因为电容器的充电电流与电压相关,因而会发生一个非线性过错。关于正弦波来说,该过错包括谐波。
电容器电压系数特性可能在半导体工艺技能中更为显着。因为ADC 输入端(图1b)有一个内部输入R/C,因而这种失真现象也会发生在转化器的输入端。
此外,整个电容器的输入信号频率也会影响转化精确度。电容值会引起失真,失真会随频率改动。
图3. 电容器 THD+N 与频率的比较
该图是几项电容器技能特性及其总谐波失真 + 噪声(SINAD)与频率功能的比较。图中最底下的曲线是运用C08 电容器取得的。C0G 电容器数据上面的曲线是体系测量值。图中的其它曲线来自具有不同电介质(Z5U、Y5V 和 X7R)的陶瓷电容器。请留意,这些类型的电容器会随频率改动发生显着的非线性及信号失真。
图中没有显现 NPO 类陶瓷电容器。NPO 类电容器与C0G 功能十分匹配。关键是要为C1 和C2 (图1a)以及CF(图 1b) 挑选正确的电容器类型。你会发现较高质量的外部电容器(CF)不会下降ADC 的AC 功能规范。较小内部ADC 电容器(CSH)的较大电压系数比不上较大外部电容器的较低电压系数。
信号失真的方式有很多种,但假如遇到此类问题,电路信号途径中的电容器可能是最终才考虑的问题。