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測試與測量  

測量隨偏壓變化的MLCC電容

上網時間: 2015年06月05日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:多層陶瓷電容  MLCC  比較器  偏置電壓  MAX413 

作者:Fons Janssen,Maxim Integrated首席技術專家

電子設計人員往往忽略高容量、多層陶瓷電容(MLCC)隨其直流(DC)電壓變化的特性。所有高介電常數或II類電容(B/X5R R/X7R和F/Y5V特性)都存在這種現象。然而,不同類型的MLCC變化量差異相當大。設計人員必須先核對電容的資料表,確認電容值隨偏壓的變化。但如果資料表中未提供這項資訊又該如何?如何確定電容在具體應用條件下耗損多少?

電容與偏壓關係的特徵分析

圖1顯示一種測量DC偏壓特性的電路。


圖1:為電容與偏壓關係進行特徵分析的電路。

該電路的核心是運算放大器U1(MAX4130)。運算放大器作為比較器使用,回饋電阻R2和R3增加遲滯。D1在高於GND處設置閾值,因而無需負電源電壓。C1和R1從回饋網路連接至負端輸入,使電路作為RC振盪器作業。電容C1為待測物(DUT),作為RC振盪器中的C;電位計R1為RC振盪器中的R。

運算放大器輸出引腳的電壓波形Vy以及R、C之間連接點的電壓Vx如圖2所示。當運算放大器輸出為5V時,透過R1為C1進行充電,直到電壓達到上升閾值,強制輸出為0V。此時,電容放電,直到Vx達到下降閾值,從而強制輸出恢復為5V。這一過程反覆發生,形成穩定振盪。


圖2:Vx和Vy的振盪電壓。

振盪週期取決於R、C的值,以及上升閾值(Vup)和下降閾值(Vlo):





由於5V、Vup和Vlo固定不變,所以T1、T2與RC成比例(通常稱為RC時間常數)。比較器閾值是Vy、R2、R3及D1正向偏壓(VDiode)的函數:


(下一頁繼續:實驗室測試驗證)


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