مكثف الترددات اللاسلكية واسعة النطاق الأداء العالي

0402BB منحنى الأداء 1 - خسارة الإدراج وخسارة العودة

منحنى خسارة الإدراج منحنى خسارة العودة

تشترك المكثفات ذات النطاق العريض والمكثفات عالية الجودة في نفس البنية الفيزيائية: أقطاب معدنية داخلية متداخلة مدمجة في جسم سيراميكي مربع. فلماذا تظهر خصائص أداء مختلفة؟ يقدم الشكلان 4 و5 إجابة واحدة على الأقل: المكثفات ذات النطاق العريض معطلة. على وجه التحديد، في الشكل 5، تؤدي قيم Rp1 إلى Rpn الكبيرة بما فيه الكفاية إلى رنين متوازي مع عامل Q منخفض للغاية عندما تكون المفاعلة سعوية والفروع ذات الترتيب الأدنى حثية. في ظل هذه الحالة، عند ترددات عالية بما فيه الكفاية، يمكن إهمال مفاعلة C مقارنة بمفاعلة L، ويمكن تبسيط الدائرة كما هو موضح في الشكل 6. كما يمكن رؤيته، الشكل 6 عبارة عن دائرة مجمعة (مرشح تمرير منخفض) تقارب قسمًا من خط النقل، الذي تبلغ مقاومته المميزة Ls​/Cg​ حوالي 50 أوم.

الشكل 6. دائرة مجمعة مبسطة - دائرة مكافئة عالية التردد لمكثف MLCC في تركيب شرائح دقيقة (رنين متوازي منخفض Q جدًا)

في حين أن نماذج الدوائر المجمعة مرنة للغاية، خاصة عندما تتضمن قيم المكونات تغيرات اعتباطية تعتمد على التردد، يجب توخي الحذر عند تطبيق هذا النهج على المكثفات ذات النطاق العريض: هذا النموذج مخصص، مع سلوكه الإرشادي المشتق من مجموعة من الملاحظات التجريبية ومبادئ الدائرة "المنطقية" (على سبيل المثال، الحث التسلسلي، مكثفات التحويل إلى الأرض، وما إلى ذلك) بدلاً من القوانين الفيزيائية الأساسية. لا توجد طريقة أخرى تصف بوضوح كيف يشكل فرع Lp - Cp رنينًا متوازيًا. يفتقر بناء الدائرة المجمعة إلى أساس مادي واضح، وبدلاً من ذلك تم تصميمه خصيصًا لتقليد الأداء الكهربائي الملحوظ.

في الواقع، يجب توخي الحذر الشديد عند استخدام نماذج الدوائر المجمعة للمكثفات التي تعمل بترددات عالية بما فيه الكفاية - ولكن السؤال الذي يطرح نفسه بعد ذلك: ما الذي يشكل "ترددًا عاليًا بما فيه الكفاية"؟ بالنسبة للعوازل الكهربائية النموذجية X7R المستخدمة في مثل هذه المكونات، تكون السماحية النسبية عادة 2500 ~ 3000. وهذا يعني أن التردد 1/4 lect لحدود 60 مل هو 1 جيجا هرتز. وبالتالي، بالنسبة لمكون بحجم 0402 (طوله 40 مل)، فإن التردد 1/4 هو 1.5 جيجا هرتز؛ بالنسبة لمكون 0201 بطول 20 مل، يصل إلى 3 جيجا هرتز. ولذلك فمن الواضح أنه لوصف سلوك هذه المكونات حتى 50 جيجا هرتز، يلزم وجود نموذج موزع.

◆ النموذج الكهربائي الموزع

يوضح الشكل 7 كيف يمكن لقاعدة سلسلة مفتوحة الدائرة مثالية ومفقودة أن تعمل كعنصر اقتران عريض النطاق. لاحظ التناقض الواضح في هذا المبدأ: كعب الروتين نفسه ضائع، ولكن كيف يمكن أن يكون له تأثير ضئيل على الخط الرئيسي؟ الجواب هو أنه طالما أن الممانعة المميزة للقاعدة أقل من مقاومة الخط الرئيسي، فإن خسارة إدخال الخط الرئيسي ستكون منخفضة أيضًا. في الواقع، إذا كان للقاعدة خسارة عالية وسلسة بما فيه الكفاية، فإن ممانعة الدخل الخاصة بها سوف تقترب من ممانعتها المميزة.