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信号处理与高频滤波用电容器科普 |
| 作者：赤铸 栏目：模拟技术 |
信号处理与高频滤波用电容器科普 [原创，转载请注明] 关于电容的一些基本知识请参见 http://www.21icbbs.com/club/bbs/ShowAnnounce.asp?v=&ID=1863520，就不再赘述了。不过该文重点在于电解电容，而信号处理和高频滤波常用的是瓷介、有机薄膜之类“小电容”，所以这里专门介绍“小电容”。 1、瓷介电容器 按特性不同，瓷介电容器传统上分为“I类瓷”和“II类瓷”。这当然不是说瓷器的档次，一个是景德镇的，一个是杂牌的。简单的概括二者的特点，I类瓷“容量小/体积大、频率高、精度高、温度系数小、价格高”，II类瓷则刚好相反。所以I类瓷更适合信号处理、高频滤波等“细活”，II类瓷则更适合干电源滤波、储能之类的“粗活”，当然，相对于电解电容这个“搬运工”，这二者都属于干技术活的“白领”。 其实，不论什么电容器，性能关键都在于绝缘体，即介质，而不在于导体。当然，导体（电极材料）对电容器的性能、成本、体积、工艺性（可焊接性）还是有重要影响的。如今信号处理和高频滤波所用的瓷介电容，通常都是独石电容，即所谓“多层陶瓷电容”。而且大趋势是使用贴片封装的独石电容，即现在很著名的一个缩写MLCC（MultiLayer Chip CAPACITOR），因为贴片封装避免了引线的ESR/ESL（串联等效电阻/电感），有利于改善高频性能。 陶瓷介质的好处在于它是固体（相对于电解电容）、无机（相对于有机材料）、晶体（相对于非晶体）材料。因为固体，所以坚固持久，不存在蒸发烘干变质冻结发霉渗漏爆炸等问题；因为固体＋无机，主要是共价键/离子键，键能高、键距短，所以物理性质稳定，熔点高，工作温度范围可以很宽，寿命也可以很长；因为固体＋无机＋晶体，所以温度系数低、热膨胀系数小，所以电容器的温度稳定性也可以做得很好，而且内部带电粒子（电子、离子、原子核等）被牢牢束缚，只能在平衡位置（晶格结点）附近摆动，所以交流热损耗低，即损耗角正切tanδ低，这对信号处理是很关键的。 广义的说，云母也是一种陶瓷，所以云母电容器其实也属于“瓷介电容器”，只不过通常不这么分类罢了。而目前温度稳定性最好的大概就是云母电容器了。其次大概就是C0G/NPO电容器。 2、云母电容器 云母是一种物理化学性质都很稳定的固体无机晶体材料（陶瓷），所以能称为优良的电容器介质材料。云母电容器的突出优点就是介质损耗小、绝缘电阻高、温度系数小，但因体积大，容量小、成本高而不很常用。过去精密模拟电路时代一些高档仪器还常用，现在买起来都很困难了。 3、有机薄膜电容器 常用有机薄膜电容器有聚酯电容器、聚苯乙烯电容器、CBB（金属化聚丙烯薄膜）电容器等。 聚酯材料通常为高强度耐高温材料，如某些战斗机的座舱罩就是聚酯材料的。电容器中的聚酯通常指PET，即涤纶（当年俺的本科毕业设计就是研究这个的，所以还记得一些皮毛）。聚酯电容器容量可以较大，耐高温性能也较好，但稳定性相对较差，介质损耗也属于有机介质电容器中较差的。 聚苯乙烯电容器也属于干“细活”的精密电容器，稳定性好，介质损耗低，单位体积容量较小，但性质也跟聚苯乙烯（PS）这种易碎不耐热材料一个德行（俺小时候用的一些廉价的塑料杯子餐具之类就是PS的），使用温度上限通常只有70℃，也就是说，你开发个工业级的产品都没法用。 CBB电容器在精密方面与聚苯乙烯电容器相似，单位体积容量较大（最大有10UF的），稳定性略差，但工作温度高（至少够工业级用了），所以现在使用很广泛。 此外还有聚四氟乙烯电容器，不太常用。聚四氟乙烯是一种性质很特别的有机材料，学过高中化学课的都该了解。所谓不粘锅特氟隆之类主要成分就是聚四氟乙烯。聚四氟乙烯稳定性、绝缘性都很好，而且介电常数很低，所以聚四氟乙烯电容器的稳定性、介质损耗、绝缘电阻等甚至比聚苯乙烯电容器还好。但聚四氟乙烯工艺性较差，制造困难，成本较高，所以用的很少。只有要求特别高的地方才会用。 最后，一定要区别两个名词：电容、电容器。两者是完全不同的两个概念。 虽然很多场合作为“习惯用语”或“缩略语”把“电容器”简称为“电容”，但设计实际电路时心里一定要有数！很多初学者犯迷糊的根源也正在于忘记了这个——混淆了数学和物理学。 * - 本贴最后修改时间：2006-1-5 12:19:26 修改者：赤铸 |
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| 作者： iC921 于 2006/1/5 19:15:00 发布：
写得不错 一直觉得那么生硬的东西也给你写活了! ------- 按特性不同，瓷介电容器传统上分为“I类瓷”和“II类瓷”。这当然不是说瓷器的档次，一个是景德镇的，一个是杂牌的。简单的概括二者的特点，I类瓷“容量小/体积大、频率高、精度高、温度系数小、价格高”，II类瓷则刚好相反。所以I类瓷更适合信号处理、高频滤波等“细活”，II类瓷则更适合干电源滤波、储能之类的“粗活”，当然，相对于电解电容这个“搬运工”，这二者都属于干技术活的“白领”。 |
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| 作者： 电子小虫 于 2006/1/6 10:53:00 发布：
搂住写的好，IC921评论也到位 瓷电容的类别这段确实写得有趣 |
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| 4楼： | >>参与讨论 |
| 作者： 崇拜 于 2009/7/17 11:51:05 发布：
好帖子啊，赞！！！！！！！！！！！！！！！！！！ |
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