在做射频的时候,选择电感电容时特别关注他们的Q值,那什么是Q值呢?Q值是什么意思,它为什么重要?
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品质因数Q:表征一个储能器件(如电感线圈、电容等)、谐振电路所储能量同每周损耗能量之比的一种质量指标。元件的Q值愈大,用该元件组成的电路或网络的选择性愈佳。
或Q=无功功率/有功功率,或称特性阻抗与回路电阻之比。
Q值越高,损耗越小,效率越高;
Q 值越高,谐振器的频率稳定度就越高,因此,能够更准确。
如何理解Q值和ESR值评估高频贴片电容器的一个重要性能指标是品质因素Q,或者是与其相关的等效串联电阻(ESR)。
理论上,一个“完美”的电容器应该表现为ESR为零欧姆、纯容抗性的无阻抗元件。不论何种频率,电流通过电容时都会比电压提前正好90度的相位。实际上,电容是不完美的,会或多或少存在一定值的ESR。一个特定电容的ESR随着频率的变化而变化,并且是有等式关系的。
这是由于ESR的来源是导电电极结构的特性和绝缘介质的结构特性。为了模型化分析,把ESR当成单个的串联寄生元。过去,所有的电容参数都是在1MHz的标准频率下测得,但当今是一个更高频的世界,1MHz的条件是远远不够的。一个性能优秀的高频电容给出的典型参数值应该为:200MHz ,ESR=0.04Ω;900MHz, ESR=0.10Ω;2000MHz,ESR=0.13Ω。Q值是一个无量纲数,数值上等于电容的电抗除以寄生电阻(ESR)。Q值随频率变化而有很大的变化,这是由于电抗和电阻都随着频率而变。频率或者容量的改变会使电抗有着非常大的变化,因此Q值也会跟着发生很大的变化。
定义电容的品质因数,也就是Q值,也就是电容的储存功率与损耗功率的比:
Qc=(1/ωC)/ESR
Q值对高频电容是比较重要的参数。
自谐振频率(Self-Resonance Frequency)
由于ESL的存在,与C一起构成了一个谐振电路,其谐振频率便是电容的自谐振频率。在自谐振频率前,电容的阻抗随着频率增加而变小;在自谐振频率后,电容的阻抗随着频率增加而变小,就呈现感性;如下图所示:
随着频率升高,电容的不理想模型会更复杂:
(C:电容 Rp:绝