电容器的寄生作用与杂散电容
保证对模拟电路在高频和低频去耦都合适的最好方法是用电解电容器，例如一个钽片电容与 一个单片陶瓷电容器相并联。这样两种电容器相并联不但在低频去耦性能很好，而且在频率 很高的情况下仍保持优良的性能。除了关键集成电路以外，一般不必每个集成电路都接一个 钽电容器。如果每个集成电路和钽电容器之间相当宽的印制线路板导电条长度小于10cm，可 在几个集成电路之间共用一个钽电容器。
关于高频去耦另一个需要说明的问题是电容器的实际物理分布。甚至很短的引线都有不可忽 视的电感，所以安装高频去耦电容器应当尽量靠近集成电路，并且做到引脚短，印制线路板 导电条宽。
为了消除引脚电感，理想的高频去耦电容器应该使用表面安装元件。只要电容器的引脚长度 不超过1?5mm，还是选择末端引线电容器(wire?ended capacitors)。电容器的正确使用方 法如图14?5所示。
(a) 正确方法 (b) 错误方法
·使用低电感电容器(单片陶瓷电容器)
·安装电容器靠近集成电路
·使用表面安装电容器
·短引脚、宽导电条
图14?5 电容器的正确使用杂散电容
前面我们已经讨论了电容器像元件一样的寄生作
表14?1 各种电容器件性能比较表
类型典型介质吸收优 点缺 点
NPO陶瓷电容器
吸收＜0?1%
外型尺寸小、价格便宜、稳定性好、电容值范围宽、 销售商多、电感低
通常很低，但又无法限制到很小的数值(10nF)
聚苯乙烯电容器 0?001%～0 ?02%
价格便宜、DA很低、电容值范围宽、稳定性好
温度高于85°C，电容器受到损害、外形尺寸大、电感高
聚丙烯电容器 0?001%～0?0 2%
价格便宜、DA很低、电容值范围宽
温度高于+105°C，电容器受到损害、外形尺寸大、电感
聚四氟乙烯电容器 0?003%～ 0?02%
DA很低、稳定性好、可在+125°C以上温度工作、电容值范围宽
价格相当贵、外形尺寸大、电感高
MOS电容器 0?01%
DA性能好，尺寸小，可在+25°C以上温度工作，电感低
限制供应、只提供小电容值
聚碳酸酯电容器 0?1%
稳定性好、价格低、温度范围宽
外形尺寸大、DA限制到8位应用、电感高
聚酯电容器 0?3%～0?5%
稳定性中等、价格低、温度范围宽、电感低
外形尺寸大、DA限制到8位应用、电感高
单片陶瓷电容器(高k值)＞0?2%
电感低、电容值范围宽
稳定性差、DA性能差、电压系数高
云母电容器 ＞0?003%
高频损耗低、电感低、稳定性好、效率优于1%
外形尺寸很大、电容值低(＜10nF)、价格贵
铝电解电容器 很高
电容值高、电流大、电压高、尺寸小
泄漏大、通常有极性、稳定性差、精度低、电感性
钽电解电容器 很高
尺寸小、电容值大、电感适中
泄漏很大、通常有极性、价格贵、稳定性差、精度差
用，下面让我们讨论一下称作“杂散”电容(stray capacitance)的另一种寄生作用。
问：什么是杂散电容?
答：像平行板电容器一样，(见图14?6)不论什么时候，当两个导体彼此非常靠 近 (尤其是当两个导体保持平行时)，便产生杂散电容。它不能不断地减小，也不能像法拉弟屏 蔽一样用导体进行屏蔽。
C=0.0085×E R ×Ad
其中：
C=电容，单位pF
E R =空气介电常数
A=平行导体面积，单位mm 2
d=平行导体间的距离，单位mm
图14?6 平行板电容器模型
杂散电容或寄生电容一般出现在印制线路板上的平行导电条之间或印制线路板的相对 面上的导电条或导电平面之间，见图14?7。杂散电容的存在和作用，尤其是在频率很高 时，在电路设计中常常被忽视，所以在制造和安装系统线路板时会产生严重的性能问 题，例如，噪声变大，频率响应降低，甚至使系统不稳定。
通过实例说明如何用上述电容公式计算印制线路板相对面上的导电条产生的杂散电容 。对于普通的印制线路板材料，E R =4?7,d=1?5mm，则其单位面积杂
散电容为3pF/cm 2 。在250MHz频率条件下，3pF电容对应 的电抗为212?2Ω。
问：请问如何消除杂散电容?
答：实际上从来不能消除杂散电容。最好的办法只能设法将杂散电容对电路的影 响减到最小。
问：那么应该如何减小杂散电容呢?
答：减小杂散电容耦合影响的一种方法是使用法拉弟屏蔽(Faraday shield)，它 是在耦合源与受影响电路之间的一种简捷接地导体。
问：杂散电容是如何起作用的?
答：让我们看一下图14?8。图中示出了高频噪声源V N 如何通过杂散电容C 耦合到系统阻抗Z的等效电容。如果我们几乎或不能控制V N ，或不能改变电路阻抗Z 1 的位置，那么最好的解决方法是插入一个法拉弟屏蔽。 图14?9示出了法拉弟屏蔽中断耦合电场的情况。
图14?8 通过杂散电容耦合的电压噪声
(a) 电容屏蔽中断耦合电场
(b) 电容屏蔽使噪声电流返回到噪声源，而不通过阻抗Z 1
图14?9 法拉弟电容屏蔽
请注意法拉弟屏蔽使噪声和耦合电流直接返回到噪声源，而不再通过阻抗
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