如果高频信号通过电容器,电容器是否充电有关系吗?

电器工程 电容器 高频
2022-02-03 14:32:54

如果我有一个信号发生器,我想注入电源或直流系统。电容器是否充电是否重要,是否有区别?

例如,如果 5MHz 在 50nF 时的电抗为 6mohm,如果我们将电容器充电到 230V 50Hz 或 60V DC,例如,5MHz 信号会看到不同的阻抗吗?还是会一样?

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

4个回答

“电容随直流偏置而变化”的表述有点误导。它实际上来自这样一个事实,即使用直流偏置和添加到其上的微小交流电压来测量电容进行测试。但实际上,任何电容器的电容始终取决于电容器两端的瞬时电压,无论该电压来自何处。通常它是直流电,但在您的情况下,它将是低频交流电加高频交流电。

因此,您需要一个具有低\$ dC/dV \$或每单位电压变化的电容变化的电容。这包括 C0G 陶瓷和大多数类型的薄膜盖,如 PPS、PP 等。

在您的情况下,由于涉及电源电压,请务必选择一个额定的电容器。不仅是交流电压,还应该是额定 X. 这与电影无关,而是意味着在交流电源电压上使用电容器是安全的。大多数情况下,如果电容器内部短路,则不会引起火灾,因此它将具有自愈等功能。请注意,这些电容值会随着时间的推移而降低,因为它们会暴露在电压尖峰下,从而导致内部电弧,从而在电介质中戳出一个孔并导致短路。此时,自我修复功能开始发挥作用,孔周围的金属蒸发,这意味着不再有短路,并防止火灾。但这也意味着电容值有所下降。因此,如果您想要长期准确,可以选择更高额定电压的电容,例如 600V 或 1000V。

此外,一旦拔下设备,您应该在帽上放置高阻值电阻以将它们放电,因为我猜这个设备最后会有一个公电源插头,在那里抓住其中一个绝不是一种愉快的体验是另一端的充电电容器。电阻器还将平衡电容两端的电压,因此它们都有一半的电源电压,因此它们都尽可能远离它们的最大额定电压。

其他几个人提到 2 类陶瓷绝对是最差的,但由于具有强大的 dC/dV,电容不仅会被 50Hz 交流电压调制,还会被您的 HF 信号调制,这会产生各种失真谐波. 它们的损耗也很大,因此您的一些信号最终会丢失。由于单位体积的高电容、低成本、低电感,它们非常适合去耦电源,但它们对其他一切都很糟糕。

实际上它很大程度上取决于电容器本身。例如,许多陶瓷电容器以其电荷依赖性而闻名。作为一个起点:https ://www.murata.com/en-global/support/faqs/products/capacitor/ceramiccapacitor/char/0005 。

因此请始终牢记,给定的电容通常仅对小信号有效,并且可能会出现很大偏差。

是的,重要的是,对于现实世界的电容器,有效电容是施加电压的函数。

这种效应的强度取决于电容器技术,在具有 2 类电介质(即 MLCC)的陶瓷电容器中最为明显,对于较小尺寸的陶瓷电容器,在 100% 的额定电压下,该效应可高达 -70% 的有效电容和低等级的电介质。

这种效应的机制本质上是压电(静电),陶瓷在施加的电场下膨胀。

电容器是否充电并不重要,但前提是它是理想电容器。然而,理想的元素在现实中并不存在。真正的电容器具有电压依赖性容量。