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為任何電路選擇電容器時(shí)都需要注意失真問(wèn)題。如果電容器在信號(hào)路徑中，就會(huì)出現(xiàn)這類(lèi)失真。圖 1 是 2 個(gè)在信號(hào)路徑中包含電容器的典型電路。 圖 1a 是 Sallen-Key 帶通濾波器的第一級(jí)。在該電路中，兩個(gè)重要電容器出現(xiàn)在通過(guò)濾波器的信號(hào)路徑中。圖 1b 是一個(gè)使用 R/C 對(duì)驅(qū)動(dòng) SAR-ADC 的放大器。電容器 CF 在輸入信號(hào)到達(dá) ADC 之前完全接觸到了該輸入信號(hào)。 圖 1.六階帶通濾波器的第一級(jí) (a) 以及使用 R/C 對(duì)驅(qū)動(dòng) ADC 的放大器 (b)。 該失真出現(xiàn)的原因是標(biāo)準(zhǔn)電容器的電壓與特性相關(guān)。換句話說(shuō)，電容隨所應(yīng)用的電壓及頻率而變化。 下面是描述在一段電壓曲線上電容變化的等式： C = C0 ( 1 + bVCAP), 其中 C0 是標(biāo)稱電容 VCAP 是整個(gè)電容的電壓 b 是電容器的電壓系數(shù) 圖 2 是整個(gè)電容器相關(guān)該效應(yīng)的典型曲線。 圖 2.電容器電壓系數(shù) 電容器輸入或輸出電荷通過(guò)相鄰阻抗，可產(chǎn)生一個(gè)壓降錯(cuò)誤。由于電容器的充電電流與電壓相關(guān)，因此會(huì)產(chǎn)生一個(gè)非線性錯(cuò)誤。對(duì)于正弦波來(lái)說(shuō)，該錯(cuò)誤包含諧波。 電容器電壓系數(shù)特性可能在半導(dǎo)體工藝技術(shù)中更為明顯。由于 ADC 輸入端（圖 1b）有一個(gè)內(nèi)部輸入 R/C，因此這種失真現(xiàn)象也會(huì)發(fā)生在轉(zhuǎn)換器的輸入端。 此外，整個(gè)電容器的輸入信號(hào)頻率也會(huì)影響轉(zhuǎn)換精確度。電容值會(huì)引起失真，失真會(huì)隨頻率改變。(圖 3)。 圖 3.電容器 THD+N 與頻率的比較 該圖是幾項(xiàng)電容器技術(shù)特性及其總諧波失真 + 噪聲 (SINAD) 與頻率性能的比較。圖中最底下的曲線是使用 C08 電容器獲得的。C0G 電容器數(shù)據(jù)上面的曲線是系統(tǒng)測(cè)量值。圖中的其它曲線來(lái)自具有不同電介質(zhì)（Z5U、Y5V 和 X7R）的陶瓷電容器。請(qǐng)注意，這些類(lèi)型的電容器會(huì)隨頻率變化產(chǎn)生明顯的非線性及信號(hào)失真。 圖中沒(méi)有顯示 NPO 類(lèi)陶瓷電容器。NPO 類(lèi)電容器與 C0G 性能非常匹配。關(guān)鍵是要為 C1 和 C2 (圖 1a)以及 CF (圖 1b) 選擇正確的電容器類(lèi)型。你會(huì)發(fā)現(xiàn)較高質(zhì)量的外部電容器 (CF) 不會(huì)降低 ADC 的 AC 性能標(biāo)準(zhǔn)。較小內(nèi)部 ADC 電容器 (CSH) 的較大電壓系數(shù)比不上較大外部電容器的較低電壓系數(shù)。 信號(hào)失真的形式有很多種，但如果遇到此類(lèi)問(wèn)題，電路信號(hào)路徑中的電容器可能是最后才考慮的問(wèn)題。 |
