一般情况下,我们接触的多是中、低频的电容器设计应用,正如我们从初中开始学习电容器时也是赫兹数不是很高一样。但是,往往当进入到了高频率的领域时,我们面对的就不仅仅是肉眼所能看到的电容器了,更多的是那些我们根本无法直接察觉到的电容效应。在这里我把从图书馆看到的和自己想到的关于高频领域中的电容器应用知识一一写下来,以求对此有个比较系统一点的认识。
对于TTL和CMOS模型来说,在高频信号领域时,耦合电容和旁路电容变成实质上交流短路,而不会影响放大器的响应,不过,从上图可以看出,此时它们内部的结电容开始产生影响了,当信号频率增加时,会使放大器的增益降低,并且引起相位差。同时,由于Cbc和Cgd的存在,在一定的频率下,还可能会引发电路的自激振荡。
where,ESR是电容的等效串联电阻,且时域中理想电容器的阻抗为:
这个式子表明电容器的阻抗与它两端的电压波形的上升时间有关。可以看出,如果电压波形的上升时间很小,则流过它的电流就很大,而且电容器的阻抗会很小,利用这个公式我们可以给一些电路“加速”,例如下面这个电路:
(析:当输入信号上升时间很小时,即dV/dt很大,则Z很小,结果Ib就非常大,以致迅速饱和或者截止,自然也就提高了BJT的开关速度。)
其实,高速系统中所有的实际接收器都会有门输入电容,一般约为2pF。对于特性阻抗为50欧姆时,接收器的RC上升时间大约为2.2*50*2=0.2ns。当Tr=1ns时,这个附加的0.2ns延迟几乎无法辨认,也就不重要了;但是如果当Tr=0.1ns时,那么0.2ns的时延就make a difference!
电容连接导线上的电感就是电容本身和模块管脚之间全部导线的电感。对于20nH的导线电感,一个0.001uF的电容将具有36MHz的自谐振频率,一个0.01uF的电容的自谐振频率减小11MHz。在高频段,IC的每个引脚都应通过低电感的电容退耦,这些电容必须为流向负载的高频电流提供回路。 |