Выбор конденсатора для приложений с низким уровнем шума

Некоторое время назад я видел на схеме, что полипропиленовый конденсатор использовался для генерации стабильной синусоиды в цепи генератора. Я предполагаю, что это дало лучший «частотный эталон» для генератора.

Какие типы конденсаторов лучше подходят для приложений с низким уровнем шума?

Ответы (4)

Керамика HighK, такая как X7R, Z5U и т. д., имеет огромный разброс емкости в зависимости от напряжения. Использование их в фильтрах или любых других приложениях связи гарантирует огромные искажения. Они пьезоэлектрические: это и хорошие громкоговорители, и микрофоны. Развязка узла с высоким импедансом с ними приводит к хорошему детектору вибрации. Допустимое отклонение значений невелико, скорее, оно слишком велико: ожидайте +20/-50% в зависимости от смещения постоянного тока. Кроме того, они сильно дрейфуют в зависимости от температуры.

Однако они действительно отлично подходят для развязки источников питания, потому что они малы, имеют большую емкость на единицу объема, низкую индуктивность и дешевы. Что касается развязки, кого волнует, что это 1 мкФ +/- 50%?

Теперь, для приложений фильтрации или когда вы пропускаете сигнал через колпачок, как в вашем приложении осциллятора, вам нужно...

  • Известное точное значение
  • Низкотемпературный дрейф
  • Нет изменения емкости в зависимости от напряжения
  • Низкая чувствительность к вибрации

Диэлектрическое поглощение и утечка не будут иметь значения для вашего генератора, но они будут иметь значение для других приложений.

Пленочные колпачки и керамические колпачки NP0 отлично подходят для этого, хотя:

  • большие сквозные пленочные колпачки имеют тенденцию быть микрофонными
  • у полиэстера dC/dV хуже, чем у других пленок, и NP0

Ваш первый выбор должен быть керамикой NP0, если она доступна в нужном вам значении. Они маленькие и дешевые, и почти идеальные.

Керамика NP0 и керамика High-K, такая как X7R/Z5U, являются совершенно разными материалами. Емкость High-K зависит от смещения постоянного тока, а NP0 — нет.

Да, я видел конструкции с резисторами 0,1% и крышками с малым допуском для фильтров. Еще я использую заглавные буквы XY там, где нужно сопоставить вещи.

Пленочные конденсаторы широко используются в приложениях, требующих высокой стабильности значения емкости. В аудио они используются для прохождения сигнала, тогда как электролитические или керамические используются для обхода.

В пленочных конденсаторах отсутствует паразитный пьезоэлектрический эффект, присутствующий в керамике, и они также очень стабильны по отношению к напряжению смещения. В керамике все наоборот: емкость может изменяться до -90% в зависимости от напряжения смещения, что приводит к огромным нелинейностям, если они используются на пути прохождения сигнала.

Скорее скажем, что керамика с высоким K имеет ужасные характеристики, C0G часто превосходит пленку. Также помните, что ТОЛЬКО на колпачках фильтров должно быть значимое напряжение сигнала, соединительные колпачки должны быть достаточно большими, чтобы гарантировать, что сигнал развивает незначительное напряжение на колпачке, поэтому здесь работает более или менее все, и в некоторой степени электролитические козыри с высоким значением пленка слишком низкого качества, если пленка помещает полюс верхних частот слишком близко к звуковому диапазону или является микрофонной (от этого иногда страдают пленки с большими сквозными отверстиями).
Керамические конденсаторы NP0/C0G не превосходят пленочные в некоторых приложениях, как правило, там, где требуется точная синхронизация и/или очень низкое диэлектрическое поглощение. Каноническим примером являются измерительные цепи (активные или пассивные интеграторы). Для очень низкой DA вам, скорее всего, придется выбирать пленочные конденсаторы (например, PPS), слюдяные и/или кремниевые.
@DanMills Соединительные колпачки могут иметь небольшие напряжения сигнала на них, но они могут иметь большие смещения напряжения постоянного тока на них - в конце концов, в этом смысл соединения, позволяющий преобразовывать сигналы из одного смещения постоянного тока в другое смещение постоянного тока. Имея это в виду, выбор конденсатора по-прежнему важен, и нужно помнить об ухудшении емкости из-за напряжения смещения при использовании для этой цели керамических конденсаторов (хотя вы правы, что они не должны создавать много шума, потому что напряжение сигнала должно ниже)
@ BeB00 О, действительно, вы должны выбрать деталь для работы, а керамика с высоким K, особенно в небольших упаковках, немного печально известна своим коэффициентом напряжения. Моя точка зрения заключалась в том, что с точки зрения минимизации искажений в крышке муфты более или менее все работает, если она достаточно велика. Однако выбор правильной партии — это нечто большее, чем просто рассмотрение искажений! Есть причина, по которой существует множество различных типов кепок, и обычно выбор правильного является компромиссом, и НИ ОДНА из вещей не является действительно идеальной.

Мы используем много диэлектрических керамических конденсаторов C0G (NP0). Наше типичное приложение, где используется очень узкополосная и малошумящая фильтрация и однокаскадный усилитель CE. Входные сигналы обычно ниже 1 мВ на частоте 1 МГц.

Имейте в виду, что сказал Энрик. Особенно со смещением постоянного тока. Это быстро убьет вашу эффективную емкость любой части, которую вы выберете. Это можно компенсировать, выбрав часть с большей емкостью и номинальным напряжением, что потенциально означает большую стоимость и большую занимаемую площадь.

Я видел это в техническом описании LT6657:

Для приложений с очень низким уровнем шума следует рассматривать пленочные конденсаторы из-за отсутствия у них пьезоэлектрических эффектов. Пленочные конденсаторы, такие как полиэстер, поликарбонат и полипропилен, обладают хорошей температурной стабильностью. Необходимо соблюдать дополнительную осторожность, так как полипропилен имеет верхний предел от 85°C до 105°C. Выше этих температур рабочее напряжение часто необходимо снижать в соответствии со спецификациями производителя. Другой тип пленочного конденсатора — полифениленсульфид (PPS). Эти конденсаторы работают в широком диапазоне температур, стабильны и имеют большие значения емкости, превышающие 1 мкФ.

И от производителя

Полипропилен обычно выбирают из-за его превосходных диэлектрических характеристик (потери, поглощение, диэлектрическая прочность, сопротивление изоляции:

  • очень низкие Tgd и диэлектрические потери,
  • низкое диэлектрическое поглощение,
  • отличная диэлектрическая прочность,
  • высокое сопротивление изоляции,
  • температурно-частотно-стабильные характеристики,
  • отличные свойства самовосстановления для металлизированного полипропилена,
  • и т. д.