ตัวเก็บประจุ RF แบบ Wideband ประสิทธิภาพสูง

เส้นโค้งประสิทธิภาพ 0402BB 1 - การสูญเสียการแทรกและการสูญเสียผลตอบแทน

เส้นโค้งการสูญเสียการแทรก เส้นโค้งการสูญเสียกลับ

ตัวเก็บประจุแบบย่านความถี่กว้างและตัวเก็บประจุแบบ Q สูงมีโครงสร้างทางกายภาพที่เหมือนกัน: อิเล็กโทรดโลหะภายในแบบสอดประสานที่ฝังอยู่ในตัวเครื่องเซรามิกทรงสี่เหลี่ยม แล้วทำไมพวกมันถึงแสดงลักษณะการทำงานที่แตกต่างกัน? รูปที่ 4 และ 5 ให้คำตอบอย่างน้อยหนึ่งคำตอบ: ตัวเก็บประจุแบบแถบความถี่กว้างสูญเสีย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในรูปที่ 5 ค่า Rp1 ถึง Rpn ที่มีขนาดใหญ่เพียงพอจะนำไปสู่การเรโซแนนซ์แบบขนานโดยมีแฟคเตอร์ Q ต่ำมาก เมื่อรีแอกแตนซ์เป็นแบบคาปาซิทีฟและกิ่งย่อยลำดับล่างเป็นแบบอุปนัย ภายใต้เงื่อนไขนี้ ที่ความถี่สูงเพียงพอ รีแอกแตนซ์ของ C สามารถละเลยได้เมื่อเทียบกับของ L และวงจรสามารถทำให้ง่ายขึ้นดังแสดงในรูปที่ 6 ดังที่เห็น รูปที่ 6 เป็นวงจรแบบก้อน (ตัวกรองความถี่ต่ำผ่าน) ประมาณส่วนของสายส่ง ซึ่งมีคุณลักษณะอิมพีแดนซ์ Ls​/Cg​ อยู่ที่ประมาณ 50 โอห์ม

รูปที่ 6 วงจรรวมแบบง่าย - วงจรเทียบเท่าความถี่สูงของตัวเก็บประจุ MLCC ในการติดตั้งไมโครสตริป (เรโซแนนซ์ขนาน Q ต่ำมาก)

แม้ว่าแบบจำลองวงจรรวมจะมีความยืดหยุ่นสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อค่าส่วนประกอบสามารถรวมการเปลี่ยนแปลงที่ขึ้นกับความถี่ตามอำเภอใจได้ ต้องใช้ความระมัดระวังเมื่อใช้วิธีนี้กับตัวเก็บประจุแบบแถบความถี่กว้าง: โมเดลนี้เป็นแบบเฉพาะกิจ โดยมีพฤติกรรมฮิวริสติกที่ได้มาจากการรวมกันของการสังเกตการทดลองและหลักการวงจร "สามัญสำนึก" (เช่น การเหนี่ยวนำอนุกรม ตัวเก็บประจุแบบแบ่งไปที่กราวด์ ฯลฯ) แทนที่จะเป็นกฎทางกายภาพพื้นฐาน ไม่มีวิธีอื่นใดที่อธิบายได้ชัดเจนยิ่งขึ้นว่าสาขา Lp​ - Cp​ สร้างเสียงสะท้อนแบบขนานได้อย่างไร การสร้างวงจรแบบก้อนขาดพื้นฐานทางกายภาพที่ชัดเจน และได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อเลียนแบบประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่สังเกตได้

ในความเป็นจริง ควรใช้ความระมัดระวังเป็นอย่างยิ่งเมื่อใช้แบบจำลองวงจรแบบก้อนสำหรับตัวเก็บประจุที่ทำงานที่ความถี่สูงเพียงพอ แต่คำถามก็เกิดขึ้น: อะไรถือเป็น "ความถี่สูงที่เพียงพอ" สำหรับไดอิเล็กทริก X7R ทั่วไปที่ใช้ในส่วนประกอบดังกล่าว ค่าอนุญาตสัมพัทธ์มักจะอยู่ที่ 2500~3000 ซึ่งหมายความว่าความถี่ 1/4แล สำหรับขอบเขต 60 มิลลิเมตรคือ 1 GHz ดังนั้น สำหรับส่วนประกอบขนาด 0402 (ยาว 40 มิลลิเมตร) ความถี่ 1/4γ คือ 1.5 GHz; สำหรับส่วนประกอบ 0201 ที่มีความยาว 20 มิล จะมีความเร็วถึง 3 GHz ดังนั้นจึงชัดเจนว่าในการอธิบายพฤติกรรมของส่วนประกอบเหล่านี้สูงถึง 50 GHz จำเป็นต้องมีแบบจำลองแบบกระจาย

◆ แบบกระจายไฟฟ้า

รูปที่ 7 แสดงให้เห็นว่า stub ซีรีส์วงจรเปิดในอุดมคติและสูญเสียสามารถทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบการเชื่อมต่อแถบความถี่กว้างได้อย่างไร สังเกตความขัดแย้งที่ชัดเจนในหลักการนี้: ตัว stub นั้นสูญเสียไป แต่จะมีผลกระทบต่อสายหลักน้อยที่สุดได้อย่างไร? คำตอบก็คือ ตราบใดที่คุณลักษณะความต้านทานของ stub ต่ำกว่าของสายหลัก การสูญเสียการแทรกของสายหลักก็จะต่ำเช่นกัน ในความเป็นจริง ถ้าต้นขั้วมีการสูญเสียสูงและราบรื่นเพียงพอ ความต้านทานอินพุตจะเข้าใกล้อิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะของมัน