如何測量隨偏壓變化的MLCC電容

如何測量隨偏壓變化的電容設(shè)計人員往往忽略高容量、多層陶瓷電容隨其直流電壓變化的特性。所有高介電常數(shù)或類電容 和特性都存在這種現(xiàn)象。然而，不同類型的變化量區(qū)別很大。 曾經(jīng)寫過一篇關(guān)于該主題的文章，給出的結(jié)論是：您應(yīng)該核對電容的數(shù)據(jù)資料，確認電容值隨偏壓的變化。但如果數(shù)據(jù)資料中未提供這一信息又該如何呢？您如何確定電容在具體應(yīng)用條件下變小了多少？對電容與偏壓關(guān)系進行特征分析的理論圖所示為一種測量直流偏壓特性的電路。該電路的核心是運算放大器 4運放作為比較器使用，反饋電阻和增加滯回。 將偏置設(shè)置在高于 ，所以不需要負電源電壓。和從反饋網(wǎng)絡(luò)連接至輸入負端，使電路作為振蕩器工作。電容為被測對象 ，作為振蕩器中的；電位計為 振蕩器中的。5V輸出圖：對電容與偏壓關(guān)系進行特征分析的電路。運放輸出引腳的電壓波形以及、之間連接點的電壓如圖所示。當運放輸出為時，通過對進行充電，直到電壓達到上限，強制輸出為 ；此時，電容放電，直到達到下限，從而強制輸出恢復(fù)為V該過程反復(fù)發(fā)生，形成穩(wěn)定振蕩。

圖和的振蕩電壓。振蕩周期取決于、，以及上門限 和下門限，上門限圖和的振蕩電壓。振蕩周期取決于、，以及上門限 和下門限，上門限（RJ——下門限- =aRC5尸一心＞J由于V和 固定不變，所以1與成比例通常稱為時間常數(shù)）比較器門限是、、及正向偏壓 的函數(shù)：式中，為 時的門限， 為 時的門限。給定參數(shù)后，這些門限的結(jié)果大約為： 為，為和周圍的電路將周期時間轉(zhuǎn)換為比例電壓。工作原理如下。 由 的輸出控制。期間，導(dǎo)通，將電壓箝位至 ；期間，關(guān)斷，允許恒定電流源、5和對進行線性充電。隨著增大，電壓升高。圖所示為三個周期的 電壓。

圖：期間，箝位至；期間，對其進行線性充電。圖：期間，箝位至；期間，對其進行線性充電。電壓 平均值等于:由于i、a和B均為常數(shù)，所以的平均電壓與成比例,因此也與成比例。低通濾波器 對信號進行濾波，低失調(diào)運放對輸出進行緩沖，所以，允許使用任何電壓表進行測量。測量之前，該電路需要進行簡單校準。首先將 安裝到電路，將設(shè)定為 和 的平均值，所以上的實際平均 電壓為°調(diào)節(jié)電位計 時，輸出電壓隨之變化。調(diào)節(jié) ，直到輸出電壓讀數(shù)為 。在這種條件下，的峰值電壓為大約 ?？筛钠秒妷?，輸出電壓將顯示電容值的變化百分比。例如，如果輸出電壓為 ，在特定偏置電壓下的電容值將為偏置為 時的％在一塊小 上搭建圖電路。首先使用一個M電容進行測量。圖和圖分別顯示了和 偏壓條件下的信號。

由臼由m三，。調(diào)節(jié)，使電壓表讀數(shù)為圖時的測量結(jié)果，L.白臼口由與，匚:H2=2由臼由m三，。調(diào)節(jié)，使電壓表讀數(shù)為圖時的測量結(jié)果，L.白臼口由與，匚:H2=2-00U/CH1=200mU/L.00U/792mUCH1?200mU/CH2^2.00U/1.00U/圖 時的測量結(jié)果。由于電容值減小，振蕩周期已經(jīng)明顯縮短。 ； ； 。電壓表讀數(shù)為 7偏壓時，調(diào)節(jié)電位計，使電壓表讀數(shù)為 0偏壓時，電壓表讀數(shù)為 ，說明電容值為原來的 。利用高精度計數(shù)器，也測得總周期T 偏壓下的為，偏壓下為，說明電容值為原來的 即UU。這些值非常一致，證明電路設(shè)計可高精度測量電容值隨偏壓的變化關(guān)系?，F(xiàn)在執(zhí)行第二項測量，從 提供的樣本中抽取U電容型號為 2本次測量中，在至整個工作范圍內(nèi)記錄電容值。通過測量電路的輸出電壓和實際振蕩周期，確定相對電容。此外，從 工具采集數(shù)據(jù)；該工具可根據(jù) 的測量值提供具體器件的直流偏置特性。結(jié)果如圖所示。兩條測量數(shù)據(jù)曲線所示的結(jié)果幾乎完全相同，證明時間電壓轉(zhuǎn)換電路在較大動態(tài)范圍內(nèi)工作良好。 工具得到的數(shù)據(jù)與我們的測量結(jié)果之間存在一定差異，但曲線的形狀相似。D。 2 4 6 8W12偏置電壓(V)一基干怖出手壓 一基于震量值 邕于建任教理圖：M 的相對電容與偏置電壓的關(guān)系曲線。電容值被標準化至偏壓下的電容值。藍色曲線基于電路輸出電壓的測量值；