晶体管、集成电路等有源器材运用来自电源的能量对信号进行转化，而电阻、电容、电感以及衔接器等无源元件则不耗费电能——或许是咱们的假定。由于无源元件均具有寄生参数，它们实践上会以不行预知的办法改动信号。本文分为3部分，这儿为第1部分，评论寄生电容的影响。
导言
有源元件和无源元件——在工程规划范畴真的对错白即黑吗？
晶体管和集成电路由于运用来自电源的能量改动信号，所以被认为是有源元件。根据这个根据，咱们将电容、电阻、电感、衔接器，乃至是印刷电路板（PCB）称为无源元件，由于它们看起来不耗电。但是，由于无源元件均具有寄生参数，它们实践上也会以不行预知的办法改动信号。所以，许多所谓的无源元件并非真的“无源”。本文分为3部分，这儿为第1部分，专心于评论电容的有源特性。
并非完全无源的电容
无源可定义为慵懒和/或不活泼，但无源电子元件会以不行预知的办法成为有源电路的一部分。所以，纯容性电容实践上是不存在的。一切电容在本质上都存在必定的寄生成分（图1）。
图1. 电容（C）及其最大的寄生元件。
咱们进一步调查图1所示寄生元件。标有“C”的电容是咱们的调查目标，其它一切元件则是不期望存在的寄生元件1。并联电阻RL引起走漏，然后改动有源电路的偏置电压、滤波器的Q因子，并影响采样-坚持电路的坚持才能2。等效串联电阻（ESR）则会下降电容按捺纹波和经过高频信号的才能，由于等效串联电感（ESL）构成谐振电路（即自谐电路）。这意味着，在自谐频率以上时，电容呈现为电感，不再具有电源与地之间的高频噪声去耦效果。电容介质或许是压电介质，添加振荡发生的噪声 （AC），就如同电容C内部嵌入了电池（未绘出）。冷焊应力构成的压电效应能够改动电容值。压电电解电容也具有等效的串联寄生二极管（未绘出），这些二极管会对高频信号进行整流，改动偏置或增大信号失真。
较小的电池SB1至SB4标明塞贝克（Seebeck）结3，是由不同金属（寄生热电偶）在此构成的电压源。当咱们衔接测验设备时，需求考虑共用衔接器的塞贝克效应。Jim Williams在参阅文献4中指出，BNC和橡胶插头衔接器对的热电势规模为0.07µV/°C至1.7µV/°C （附录J，图J5）。这一改动只合适咱们日常在实验室内部的简略衔接。将看起来较小的失调增益乘以1000，就到达1.7mV——这是咱们没有实践开端操作就存在的。
SB2和SB3或许是电容内部衔接引线的箔，或衔接至焊盘或表贴元件焊料的金属化物。SB1和SB4标明器材经过焊料到PCB铜线的结。以往的焊料是63%的铅和37%的锡，但现在运用的契合RoHS标准的无铅焊料成分改动很大，会影响电容邻近的电压，所以有必要查询合金成分。
可对介质吸收（DA）或Bob Pease所称的“浸透”进行建模，等效为无数个RC时间常数：DA1至DAINFINITY，其间每个时间常数由电阻RDA和电容CDA组成。Bob Pease列举了一些“浸透”十分重要的实例，本文附录中介绍了一段关于吸收的风趣阅历。
“假如您封闭彩色电视机，然后翻开后盖，那么在您开端操作之前首要有必要要做的是什么？在螺丝刀上衔接一条地线，然后触摸高压插头上的橡胶垫圈下方，对CRT放电。那好，现在电容现已放电了，假如让这一进程继续大约10分钟，那么有多少电压将“浸透”回显像管的“电容”？当您第2次放电时，足以构成可见的电弧这便是我所说的介质吸收5。”
由此可见，电容会跟着效果电压的改动而改动。然后再加上老化、温度的影响，以及其它或许构成电容器物理损坏的很多要素6，这种简略的无源元件就变得十分复杂。
现在，咱们应该评论一下与自激有关的要素，这是去耦电容以及接地不良的电容最常见的问题。假如接地不良，任何电容都不能正常作业。电容自激首要受图1所示ESL的影响，当然，PCB过孔也会发生必定的影响。作业在射频频段时，这些过孔将影响小电容的自激点。以图2为例，评论了1µF电容的曲线。
图2. 三个电容的自激频率（曲线的最低点），图示标明，电容的功能并不完全一致。在左边，当曲线（阻抗）向下移动时，电容表现为电容。当到达其最低点时，电容呈现为电感（ESL），不再是有用的去耦电容。
1µF曲线在4.6MHz时到达最小，高于该频率时，ESL占分配方位，电容的作业特性表现为电感。由此，去耦电容在高频下称为一个双向导体：关于电源总线上的高频信号而言，电源线与地短接，反之亦然。电容含糊了电源和地之间的差异。
跟着对信号频率和电容的深化调查，咱们或许忘记了所发生的谐波或边带。例如，一个50MHz方波的SPI时钟，具有无限次的奇次谐波。大多数体系（并非一切体系）会疏忽5次以上的谐波，由于这些谐波的能量现已十分低，在噪底以下。假如谐波在半导体器材中经过整流，仍可构成负面的影响，由于它们会转化成新的低频搅扰。
操控出产差错
从图2能够看出，电容在出产进程中存在不一致的问题。一般来说，高质量电容的重复性十分好，而一些廉价电容则会受本钱操控而存在较大的出产差错。有些厂商依照严厉的差错等级或标准挑选电容（图3），并收取高额费用。这对用于设置体系时间或频率的电容并不合适。
图3. 出产差错等级或挑选，会以不同办法影响电容功能。
图3中的实线（黑色）为一个好的出产进程的标准方差，虽然该图在Maxim Integrated运用笔记4301“零晶体管IC，%&&&&&%规划范畴的又一里程碑” 中用于标明电阻特性，但也相同适用于电容。当出产差错改动时，每个“盒子”内的器材数量也随之改动。差错曲线可向右移动（绿色虚线），结果是没有契合1% 容限的元件；计算概率也能够是双峰曲线（灰色虚线），得到较多的契合5%和10%容限的元件，而契合1%和2%容限的元件数量很少。
从散布特性看，“如同”能够确保2%容限的元件只要-1到-2，或+1到+2 （没有满意1%容限的器材）；“如同”从5%容限的“盒子”里移除了1%和2%容限的器材。咱们之所以用“看起来”和“如同”是由于销售量、人为要素也会影响分配比例。例如，工厂司理或许急需发货5%容限的电容，但又没有满意的产品满意本月的需求。而仓库又存放了过多的2%容限元件。所以，他将这些元件划分到5%容限的“盒子”里，然后发货。很简单处理了上述问题，人为干涉（也的确这么做了）会“曲解”计算数据和办法。
这样做关于无源电容意味着什么？咱们有必要了解所预期容限，比方±5%，其计算散布或许在±2%中心方位有一个缺口。电容用于操控要害频率或守时，咱们需求预先考虑到这点。这也意味着咱们需求规划，经过校准来批改较宽改动规模。
焊接对无源器材功能的影响
焊接会对电容构成应力，尤其是表贴元件。应力将跟着振荡发生压电电压，乃至危害电容，存在体系故障危险。
咱们对回流焊流程并不生疏，液体焊料的外表张力使元件规整摆放翻滚，如同被磁铁吸住相同。假如焊料的温度特性较差，则有或许损坏器材。您或许在现场看到过，电容像石碑相同单脚直立？假如焊料温度改动出现问题，既有或许引发这种状况。请有必要恪守制造商的焊接主张。有些元件对温度更为灵敏，所以或许需求用两种或多种不同温度的焊料进行焊接。首要用高熔点焊料对电路中的大多数元件进行焊接，然后再用低温焊接“灵敏”元件。有必要以正确的次序运用焊料，防止前期焊接的器材不会随后“溶化”掉。
总结
当咱们评论电容等无源元件时，有必要留意这些元件均具有寄生效应，从改动了信号。当然，这种影响取决于信号强度。当丈量微伏级信号时，需求慎重考虑以下要素：接地（星形衔接点）、屏蔽去耦电容、维护线、布局、塞贝克效应、电缆结构，以及衔接器。咱们的原理图上往往疏忽了这些要素，但当咱们排查弱小的噪声搅扰或信号时，将不得不考虑这些要素。
留意，无源电容不仅仅是一个无源元件，要比外表看起来“活泼”得多，寄生成分、差错、校准、温度、老化，乃至拼装办法和操作标准都会对电路发生奇妙的影响，然后影响器材功能。了解到这一点，咱们还需求了解电容器的累积差错。在本文的后续部分，咱们还将评论其它类型的无源元件：电阻、电位器、开关，乃至是不引人留意的PCB。
最终，AVX和Kemet电容器厂商给出了电容的寄生参数，并供给免费的Spice东西7。咱们能够运用这些Spice东西制作%&&&&&%的实践功能，也可参阅这些公司网站的运用笔记获取有价值的信息。
