如何选择高频射频电路电容器吗
一些设计师开始进入射频设计时,可能会发现一些现成的组件不作为评价运营数据表。组件将用于射频系统必须设计和额定运行在非常高的频率将访问系统。表面上这可能听起来很明显,但它很容易忘记当搜索组件,而不是所有组件能够满足高频系统的规范。
在被动的情况下组件,有高频离散组件的版本高于正常操作规范达到非常高的频率。这些应用包括离散被动者在印刷射频电路,阻抗失配和补偿,过滤器或阻抗匹配网络独特的发射器。
对高频电容器
高频电容器是销售这样保持理想的电容行为由于其能力很高的频率。理想电容不会表现出行为目的的操作频率在射频系统中,即使他们是销售“高频”或“射频”组件。首先,重要的是要注意,电容器本身的建设和PCB中观察到这些系统将创建理想的行为。
高频电容器规格
除了实际的电容值,有一个简短的列表的规范在选择电容器高频系统。
- 大小:小尺寸self-resonance往往较高,他们可以获得较小的电容值(见下文)。
- 温度稳定性:电容和其他组件的评级将改变当温度变化。这些电容器通常陶瓷,陶瓷电介质NP0 / C0G有很高的稳定性。
- 自已谐振频率或英语:这些值可能指定的设计曲线或直接提供数据表。他们也可以决定从一个阻抗曲线。
虽然总有其他规范要求选择这些组件,上面的列表包含最重要的规范对于大多数应用程序。电容器的理想行为可以从他们的等效电路检查,其中需要包括PCB的效果。
射频电容的等效电路
电容器的等效电路是众所周知的,尤其是通过高速数字设计师致力于生产阻抗工程。电容器的等效电路通常被建模为一个简单的系列RLC电路,这使电容器的阻抗曲线的最小。
当我们操作上面的典型数字范围现成的电容器用于数字系统,我们还必须考虑垫的寄生和附近的参考平面。这意味着一个射频电容将函数的等效电路如下所示的模型。
电容器在高频率使用的电路模型。
这里我们有标准的寄生的元素出现在典型的电容器模型(ESR和ESL);这些确定电容器的阻抗曲线及其自已谐振频率。专门为射频系统也有这些寄生电容销售元素,但他们是专门设计的,自已谐振频率是非常高的。这个模型是数字中著名设计师必须使用大量的解耦/旁路电容功率输出。
典型的自已谐振频率是挑出曲线如下所示。注意,有一些依赖情况下大小当确定高频电容器的电容。注:下面所示的示例图不考虑任何的寄生在上面的模型中。
上面的曲线通常是用数字设计师挑选电容器从一个特定产品的家庭。例如,在上面的产品族,你可以期望pF 0201例大小电容器理想的行为到2 GHz。小电容器是建立与供应商的设计曲线上面可以达到更高的自已谐振频率值和可能更合适用于频率非常高的系统。
这说明了在高频系统的一个挑战:很高的电容。如果有一些应用程序,你需要有非常高的电容在非常高的频率,它可以是一个挑战和可能需要并联电容器达到很多目标电容值。
寄生在实际电路
与数字系统模型不同的是电感和电容的存在的痕迹和垫导致电容器(Cg和Lc分别)。如果你需要离散电容器在高频板,那么你需要考虑这些值在你的电路模型。这些值是由以下因素决定的:
- 垫和跟踪连接到电容的大小
- 在PCB介质的厚度
- 到参考平面的距离低于电路
结果是,上面的曲线并不一定观察一旦组件放置在一个真正的PCB。寄生修改电路的阻抗,然后修改输入阻抗,而这些修改的参数电路设计。
典型值的期望为寄生在高频电容如下所示。这些值来自这样一个事实:连接垫垫和任何干预痕迹就像小输电线路,所以他们有一些自电容和自身电感,决定了他们在射频电路的性能。这些值可以使用所需的电容器在香料模拟来验证电路的行为。
高频被动者On-Die
如果你看一些生产系统,参考设计,和评估产品,你可能不会看到高频被动元件放置在典型的地点交流耦合、直流耦合、串联阻抗匹配或并联阻抗匹配。有很好的原因。
在射频集成电路,大多数阻抗匹配网络是集成到半导体死;他们不会被作为离散组件之外的IC包除非绝对必要。这是由于:
- 射频电路中的等效元素on-die寄生小得多
- 较小的寄生推动非理想行为更高频率
很简单,把一切on-die,射频集成电路设计师大大降低寄生与离散电容器PCB上的位置。
这是另一个原因你会看到许多电路放置小被动集成电路,而不是从被动组件来构建的。通过整合所有的被动元件硅,寄生的许多内部镇压,才变得明显更高的频率。唯一剩下的寄生在这些情况下垫和连接痕迹,这使得设计和PCB布局更加容易。
这些集成电路可在标准包装和通常会终止系统阻抗。例子包括:
- 衰减器
- 无源元件阵列
- 耦合器/光电隔离器
- 通滤波器,高通滤波器,带通滤波器电路
- 权力分规/组合器
虽然这些组件是高度集成,包括被动on-die元素,仍然会有一些寄生与销和垫过渡到电路板上。这取决于所使用的组件的大小在你的设计。出于这个原因,往往需要模拟和测试,以保证设计与这些集成组件或离散射频电容将操作规范。
其他高频被动元件
由于寄生挑战与上面所提到的,它不是那么容易从架子上取任何被动组件并使用它在一个射频电路。电容器最引人关注的是,因为他们决定生产高频特性阻抗,以及他们使用射频滤波器电路。然而,寄生在垫和跟踪位置为这些组件总是修改组件的评级。
另两个主要的被动者(电阻和电感)也有高频版本操作称为额定GHz频率范围。例如,有绕线电感器设计操作10 GHz以上nH或呃电感值。这些电感通常用作过滤组件和阻抗匹配组件功率放大器和天线馈线。
小案例绕线电感器与上述结构可以可靠地高品质因数10 GHz。
另一个例子是高频电阻,将操作与额定电阻和电容/电感耦合最小频率非常高。这是因为这些组件的内部结构要简单得多。当某种程度上抵抗是需要在一个射频电路、功率分规或耦合器等,这些组件可以使用,可以可靠地操作的频率远高于射频电感。
威世的FC0402E50R0BSWS高频电阻额定运行20 GHz。
最后,有离散半导体评为可靠的频率非常高。总是确保检查组件带宽如果组件将在射频系统中使用。即使组件可以在这些频率,额定操作痕迹的自电容和自身电感和垫仍将影响电路的操作,这可能需要一些领域解决仿真软件估算电路操作寄生的影响。
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