雖然人們普遍認(rèn)為電容是解決噪聲相關(guān)問題的靈丹妙藥,但是電容的價值并不僅限于此。設(shè)計人員常常只想到添加幾個電容就可以解決大多數(shù)噪聲問題,但卻很少去考慮電容和電壓額定值之外的參數(shù)。然而,與所有電子器件一樣,電容并不是十全十美的,相反,電容會帶來寄生等效串聯(lián)電阻(ESR)和電感(ESL)的問題,其電容值會隨溫度和電壓而變化,而且電容對機(jī)械效應(yīng)也非常敏感。
設(shè)計人員在選擇旁路電容時,以及電容用于濾波器、積分器、時序電路和實際電容值非常重要的其它應(yīng)用時,都必須考慮這些因素。若選擇不當(dāng),則可能導(dǎo)致電路不穩(wěn)定、噪聲和功耗過大、產(chǎn)品生命周期縮短,以及產(chǎn)生不可預(yù)測的電路行為。
電容技術(shù)
電容具有各種尺寸、額定電壓和其它特性,能夠滿足不同應(yīng)用的具體要求。常用電介質(zhì)材料包括油、紙、玻璃、空氣、云母、聚合物薄膜和金屬氧化物。每種電介質(zhì)均具有特定屬性,決定其是否適合特定的應(yīng)用。
在電壓調(diào)節(jié)器中,以下三大類電容通常用作電壓輸入和輸出旁路電容:多層陶瓷電容、固態(tài)鉭電解電容和鋁電解電容。“附錄”部分對這三類電容進(jìn)行了比較。
多層陶瓷電容
多層陶瓷電容(MLCC)不僅尺寸小,而且將低ESR、低ESL和寬工作溫度范圍特性融于一體,可以說是旁路電容的首選。不過,這類電容也并非完美無缺。根據(jù)電介質(zhì)材料不同,電容值會隨著溫度、直流偏置和交流信號電壓動態(tài)變化。另外,電介質(zhì)材料的壓電特性可將振動或機(jī)械沖擊轉(zhuǎn)換為交流噪聲電壓。大多數(shù)情況下,此類噪聲往往以微伏計,但在極端情況下,機(jī)械力可以產(chǎn)生毫伏級噪聲。
電壓控制振蕩器(VCO)、鎖相環(huán)(PLL)、RF功率放大器(PA)和其它模擬電路都對供電軌上的噪聲非常敏感。在VCO和PLL中,此類噪聲表現(xiàn)為相位噪聲;在RF PA中,表現(xiàn)為幅度調(diào)制;而在超聲、CT掃描以及處理低電平模擬信號的其它應(yīng)用中,則表現(xiàn)為顯示偽像。盡管陶瓷電容存在上述缺陷,但由于尺寸小且成本低,因此幾乎在每種電子器件中都會用到。不過,當(dāng)調(diào)節(jié)器用在對噪聲敏感的應(yīng)用中時,設(shè)計人員必須仔細(xì)評估這些副作用。