前言:
在之前的文章里我們介紹了電容的相關知識,才知道小小的電容里面有著大大的講究,我們先來回顧一下上文中電容的關鍵參數:ESR和ESL,寄生電阻和寄生電感,因為寄生電感的存在,導致高頻信號的IL(插入損耗)較大,嚴重影響到電容的高頻濾波效果,因此發展出了三端子電容,它比普通電容更加接近理想電容,寄生電感更小,在高頻范圍中阻抗相對普通電容更低,在高頻域濾波效果更出眾。
圖1-1電平等效模型
圖1-2三端子電容符號
在介紹三端子電容之前,為了更好的了解片狀三端子電容,我們先介紹引線型三端子電容:
圖1-3 三端子電容等效電路
如上圖所示,在單板的電介質兩端涂上電極,在電極兩端安裝上引線端子即構成了引線型陶瓷電容器,由于端子上殘留電感的存在,因此作為旁路使用時,會與地面產生電感。
圖1-4理想電容與實際電容的插損對比
上圖是將電容器作為旁路電容使用時的插入損耗,如圖所示,可以知道,越往下的干擾越小,由于電容器的阻抗隨著頻率的增大而減小,因此在高頻范圍內,插入損耗也應該如圖1-4的虛線所示。
但是實際上電容器在實際使用時是存在殘留電感的,因為電感有阻礙高頻的作用,因此會降低濾波的效果。故實際的插入損耗特性應該是如1-4所示的V字型。
為了解決上面的問題,我們對二端子電容進行改善,如下圖所示:
圖1-5引線型三端子電容
如上圖所示,在單側引入兩根引線端子,將兩根引出的引線分別連接到電源和信號線的輸入和輸出,將相反的一側接地。通過這種方式,兩根引線的寄生電感將不進入大地側,由此可以極大的減小接地電感。
此外,由于兩根引線側的引線電感作用類似于T型濾波器的電感,能夠起到降低干擾的作用。
二、片狀三端子電容
在了解到了引線型的三端子電容的發展來源和優勢后,我們在轉到表面貼裝三端子電容,因為目前應用場景最多的就是片狀多層陶瓷電容器。
圖1-6片狀多層陶瓷電容器
如圖1-6所示為片狀多層陶瓷電容器的結構,其結構表現為:夾著電介質薄片,分別與兩側外部電極連接的內部電極交錯層疊。由于其為片狀結構且無引線,因此該部分沒有殘留電感,然而其內部存在著微量電感,因此在較高頻率下降會導致性能下降。
與引線型三端子電容相同,表面貼裝電容也可以通過改變電極結構提高高頻性能。
圖1-7片狀三端子電容結構圖
如上圖所示,在電容的兩端接地,夾住電介質,使得貫通電極與接地電極交互層疊,形成類似穿心電容器的結構,用下圖可以更好的理解:
貫通電極的電感與其在引線型三端子電容器中的情況一樣,起到類似于T型濾波器中的電感的作用,因此可以減小殘留電感的影響。
接地端連接的距離比較短,因此該部分的電感也比較小,并且由于接地端連接兩端,因此呈并聯狀態,電感也將降低一半。
三、片狀三端子電容器實際上為四端
片狀三端子電容器雖然名為三端,但是實際上為四端結構,這是因為,雖然設計可以減小接地端電感,但是在電氣特性上,無論哪個端子都有相同的電位,而引線型三端子電容原本就為三端子電容。因此貼片后仍然被稱為三端。
四、片狀三端子電容器的安裝方法
片狀三端子電容器具有貫通端子和接地端子,所以和普通的電容相比,安裝的方式差異很大。
圖1-8 三端子電容的安裝方法
如圖1-8所示,在安裝片狀三端子電容時,應當切斷信號或者電源模式后,在其間連接上貫通電極,并將接地端子連接到接地端。
為了保持阻抗處于較低的水平,必須盡量將接地端子直接接到GND平面上。
審核編輯:劉清
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