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      如何理解Q和ESR

      如何理解Q和ESR

      • 分類:技術文章
      • 作者:
      • 來源:
      • 發布時間:2020-11-13 11:19
      • 訪問量:0

      【概要描述】評估高頻貼片電容器的一個重要性能指標是品質因素Q,或者是與其相關的等效串聯電阻(ESR)。本公司除了提供性能卓越的射頻RF元器件外,還致力于為客戶提供精確和完整的性能數據。為了達到這個目標,這篇文章里我們詳細的討論Q和ESR的測量方法和理解。

      如何理解Q和ESR

      【概要描述】評估高頻貼片電容器的一個重要性能指標是品質因素Q,或者是與其相關的等效串聯電阻(ESR)。本公司除了提供性能卓越的射頻RF元器件外,還致力于為客戶提供精確和完整的性能數據。為了達到這個目標,這篇文章里我們詳細的討論Q和ESR的測量方法和理解。

      • 分類:技術文章
      • 作者:
      • 來源:
      • 發布時間:2020-11-13 11:19
      • 訪問量:0
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        評估高頻貼片電容器的一個重要性能指標是品質因素Q,或者是與其相關的等效串聯電阻(ESR)。本公司除了提供性能卓越的射頻RF元器件外,還致力于為客戶提供精確和完整的性能數據。為了達到這個目標,這篇文章里我們詳細的討論Q和ESR的測量方法和理解。

        理論上,一個“完美”的電容器應該表現為ESR為零歐姆、純容抗性的無阻抗元件。不論何種頻率,電流通過電容時都會比電壓提前正好90度的相位。

        實際上,電容是不完美的,會或多或少存在一定值的ESR。一個特定電容的ESR隨著頻率的變化而變化,并且是有等式關系的。這是由于ESR的來源是導電電極結構的特性和絕緣介質的結構特性。為了模型化分析,把ESR當成單個的串聯寄生元。過去,所有的電容參數都是在1MHz的標準頻率下測得,但當今是一個更高頻的世界,1MHz的條件是遠遠不夠的。一個性能優秀的高頻電容給出的典型參數值應該為:200MHz ,ESR=0.04Ω;900MHz, ESR=0.10Ω; 2000MHz,ESR=0.13Ω。

        Q值是一個無量綱數,數值上等于電容的電抗除以寄生電阻(ESR)。Q值隨頻率變化而有很大的變化,這是由于電抗和電阻都隨著頻率而變。頻率或者容量的改變會使電抗有著非常大的變化,因此Q值也會跟著發生很大的變化。從公式一和二上可以體現出來:

        公式一:|Z| = 1 / ( 2πf C)

        其中,|Z|為電抗的絕對值,單位Ω;f為頻率,單位Hz;C為容量,單位F。

        公式二:Q = |Z| / ESR

        其中,Q代表“品質因素”,無量綱;|Z|為電抗的絕對值,單位Ω;ESR為等效串聯電阻,單位Ω。

        用從矢量網絡分析器收集而得的S參數去推導ESR是不可信的。主要原因是這個數據的精度受限于網絡分析器在50Ω系統中的精度(典型的± 0.05 dB測量精度在電容低到±0.01 dB低損耗區是精度不足的)。同樣,用LCR儀表去測量高Q器件的Q和ESR也是不可信的。這是由于當元件的Q值非常高時,LCR儀表不能正確地分辨出非常小的電阻(R)和非常大的電抗(Z)。因此,高Q電容器的ESR和Q的測量方法,一般使用作為行業標準的諧振線路測試法。

        這種測試方法作為在射頻RF上測量Q和ESR的行業標準而長期存在。因為該方法依賴于信號發生器的頻率精確度(該頻率可以非常精確的測量),所以該數據的采樣方式是十分精確的?,F代的電容ESR非常之小,以至于這個測量方法的精度也只能達到接近±10%。但不管如何,這仍然是目前最精確的在射頻RF方面有效測量Q和ESR的方法。

        測試方式:

      01

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