Wi-Fi产品射频电路调试经验谈

2.3.1、电容的等效电路

我们知道，电容的材料决定着电容的特性参数，电容的等效电路如图2-3所示。C是电容自身的容值，Rp为并联的绝缘电阻，Rs是电容的热损耗，L是电容的引脚的电感。

图2-3 电容的等效电路

关于电容，我在这里介绍几个平时大家在选料是可能不会关注的参数。

功率因数（Power Factor，缩写：PF）--对于一个理想的电容器，交变的电流在相位上会落后与电压90°，但是在实际的电容器中，由于Rs与Rp的存在这个相位ø会小于90°，因此，PF=cosø，功率因数是很多因素共同作用的结果，如温度，频率，电介质的材料等。

等效串联电阻（Effective Senies Resistance，ESR）--这个电阻是Rs、Rp以及电容的交流阻抗的结合，定义为

耗散因数（Dissipation Factor，DF）--耗散因数是交流阻抗与电容的电抗的比值，即

Q--Q值是射频电路设计中一个极为重要的参数，一个元件的Q值也很重要，电容的Q值定义为。很明显，Q值越大，电容的质量越好。

图2-4定性的给出了电容在不同频率下的表现出的电抗特性。图中的纵轴为插入损耗（Insertion Loss），也就是由于电容的加入引起的损耗。

图2-4 电容在不同频率下的电抗特性

显然，在转折之前，电容表现出的是电容的特性，转折之后，电容表现出来的却是电感的特性。一般来说，大容量的电容会比小容量的电容表现出更多的电感特性。因此，在250MHz的频率下，一个0.1uF的旁路电容不一定比100pF的电容效果更好。换句话说，容抗的经典公式
 

似乎说明当频率一定时，电容的容量越大，容抗越小。但是在微波率下，结论是相反的。在微波频率下，一个0.1uF的电容会表现出比100pF电容更大的阻抗，这也是我们在设计电源电路时为什么要在大容量的电解电容两端并联小容量的电容的原因，这些小容量的电容用于消除高频的噪声信号。

2.3.2、电容的容量与温度特性

在CIS库中选料时，我们总会发现电容有一项参数为X7R或者X5R，NPO等，我特此搜寻相关资料，翻译过来，写在这一节中。

这类参数描述了电容采用的电介质材料类别，温度特性以及误差等参数，不同的值也对应着一定的电容容量的范围。具体来说，就是：

X7R常用于容量为3300pF~0.33uF的电容，这类电容适用于滤波，耦合等场合，电介质常数比较大，当温度从0°C变化为70°C时，电容容量的变化为±15%；

Y5P与Y5V常用于容量为150pF~2nF的电容，温度范围比较宽，随着温度变化，电容容量变化范围为±10%或者+22%/-82%。

对于其他的编码与温度特性的关系，大家可以参考表2-1。例如，X5R的意思就是该电容的正常工作温度为-55°C~+85°C，对应的电容容量变化为±15%。

表2-1 电容的温度与容量误差编码