射频电路如何选择合适的电容器

本文介绍高频电容的非理想行为，并帮助您选择合适的电容和电感用于匹配网络，DC 模块，晶体和电源去耦等应用。

除了预期的电容外，所有电容器还包含寄生电阻、寄生电容和寄生电感。下文显示了典型电容器的理论模型。

电容器模型

C 是电容器设计的电容。由于电容 （Cp） 引起的电抗 （Xc） 和寄生电容 （Cp） 引起的电抗 （XCp） 分别为

从等式中可以看出，电容的电抗随着频率的增加而降低。Cp 是通常非常低的寄生电容。因此，该元件的电抗在低频下非常高。由于该元件与主电容并联，因此在低频下，Cp 没有影响。通过电容器的电流变化引起电容器周围的磁场变化，其中一部分由导体感应，引入 EMF，反抗电流的变化导致寄生电感。这个寄生电感的电抗是

寄生电感的电抗随频率增加。通常 L 在电容器中是非常小的值; 所以，在低频率下，XL可以忽略不计。R 是电容器的有效串联电阻。它通常是一个非常低的价值。

电容的有效阻抗是

在低频时，XCp非常高，有效阻抗为

在低频时，电路主要是电容式的。Xeff 与 XC 几乎相同。但随着频率的增加，XC 持续下降，XL 持续增加。最后，在某个频率下，XL 等于 XC，电容的阻抗等于 R.该频率是电容器的串联谐振频率 （SRF）。

当选择电容器进行阻抗匹配时，请确保 SRF 远高于工作频率。这确保了电容器的电抗因为公布的电容值而占优，并且有效电抗不会被寄生电感降低。

在选择去耦电容器时，最好选择具有接近噪声频率的 SRF 去耦的值。这确保了噪声寻求一个低阻抗接地路径。

在更高的频率下，电抗 XCp 变得等于另一个电抗臂的电抗 （现在大部分等于 XL）。在这个频率下，电容器表现得像开路。

该频率是并联谐振频率。避免在并联谐振频率下使用电容器。

电容器的品质因数

电容器 （C） 的品质因数 （Q） 是在给定频率 （f） 下电容器的电抗与其电阻 （R） 的比值。

高 Q 电容器具有较少的不需要的电阻。确保在 RF 电路的工作频率下使用高 Q 值电容; 否则，射频能量会作为热能浪费在电容器的电阻中。

电容器推荐

▪ 对于匹配网络的组件，只能使用 C0G / NP0 电容器。这可确保匹配网络在整个温度范围内不发生变化。

▪ 对于晶体负载，只能使用 C0G / NP0 电容。这确保了时钟定时和 RF 频率在整个温度范围内不会改变。

▪ 对于匹配网络，选择在远低于 SRF 时工作正常的电容器。

▪ 射频电路只能使用高 Q 电容。

▪ 对于去耦电容，可能不需要 C0G 电容的精度。通常使用 X5R 或 X7R 电容器 （取决于温度范围）。使用低 ESR 电容器进行有效的去耦。

▪ 对于去耦电容，选择在噪声频率下具有 SRF 的元件值。

▪ 建议使用较小的元件 （0402 或 0201），因为它们的寄生电抗较小。

▪ 将直流模块添加到已匹配的射频走线时，最好使用 SRF 接近工作频率且 ESR 较低的电容，因为 SRF 的电容有效电抗变为零。所以它不会改变阻抗匹配。