在项目中使用陶瓷电容器时，当陶瓷电容损坏导致设备失真

电容的偏压特性也叫做偏置特性，也有的人把它叫做电容的直流电压特性，它的意思是电容两端如果加入直流电压时，电容值会随着直流电压的上升而降低，下图是电容：GRT155C81C105KE13的偏压特性曲线图，电容是1uF、封装为0402电容，左图中可以看到随着直流电压的上升电容的容量是逐渐减小的，当电容两端电压是4V时，1uF电容下降了33.6%，变成了1*(1-0.336)=0.664uF，那么怎么更直观的理解这个参数的影响呢?实际电路设计应用中又如何规避偏压影响呢?

我看到的后果可以称其为是扭曲。直流偏置的电容变化可能会导致在模拟信号路径中使用电容器的问题。我见过太多的工程师有空间缺口，只是根据尺寸和温度等级来选择电容器。这使得他们能够设计各种“数字”电容器，对模拟信号处理带来灾难性的后果。

相同的电阻和电容，如果输入信号叠加了直流电压会影响到实际电容值，在输入信号不同的情况下，截止频率是有差异的，这就是偏置电压带来的影响，因此在电源中普遍用大量大容值电容，并且并联连接。如果放大信号，后级的信号如果有偏置电压，那么也要考虑这个偏置电压的影响，并且选择合适的电容，通常正负双极性的双向电源对此要求不高，而单电源的采集电路，信号一般会在Vcc/2基础上波动，这个直流电压一定要在电路设计中就充分考虑。

如何测试这种失真效应?

显示和测量这种失真效应，我使用我的爆破项目的一部分，即音频输出声音爆破USB狗，和软件创建非常低的失真音频音调，定制18位，FFT分析仪测量失真。 NE5534 运算放大器电路，用于测试失真。测试电容器是我焊接各种电容器进行测试的地方。该电路在连接到 Sound Blaster USB 加密狗和一些定制软件时，会产生 16 位电平(> 95 dBc 失真)的无失真信号。设置仅限于 Sound Blaster 中 DAC 的 16 位失真。我按预期测量了各种 0.01 µF、C0G 陶瓷和堆叠薄膜电容器。他们没有给输出增加可测量的失真。

当我测量X7R电容器时，有趣的部分出现了。通常，我只在旁路电路中使用X7R电容器，但我肯定在载波期间会让一到两个滑动进入信号处理路径。对我来说幸运的是，它们没有造成任何问题，因为它们几乎总是50 V的额定电压，而且这远低于所使用的信号波动。

显示了两种看似相同的0.01µF，50V，0,0603，X7R类型，具有20伏的峰信号摆动。可以看出，这些电容器在FFT图上有非常不同的失真特征。表2是对失真产品的一个更好的比较。其中一个“看似相同”的电容器的失真比另一个好2：1!两个看似相同的50 V，X7R，0603大小的电容器的FFT失真特征。可以看出，一个人有明显更差的失真特征。

我还测量了一些 X7R、0805、50 V 电容器，甚至是 0402、10 V 额定电容器，其失真与上述类似。0402 应该更糟，因为相对于其额定最大工作电压的摆动更大，但事实并非如此。这就是让我认为许多这些部件上的数据表曲线非常陈旧并且不再符合现实的原因。我还将 0402 电容器偏置到高达 50 V，而泄漏电流没有明显增加，那么它可能是建立在 50 V 电容器工艺之上的吗?我不知道，但根据经典的电容下降与工作电压曲线，它应该比以前差得多。

当我在我的零件中翻找要测量的电容器时，我还遇到了一个 45 岁的 Z5U 盘式电容器。我以为它会表现出非常糟糕的失真，但事实证明它并没有那么糟糕，与现代 X7R 差不多。

没有制造商将失真列为规格，并且如上所示，看似相似电容器的电容变化与 DC 偏置数据的变化很大。

您所能做的就是远离 C0G 类型以外的任何东西，或者使用可能存在失真问题的薄膜电容器。即使仔细测试也可能无法确保成功，因为您永远不知道零件的设计或构造何时会发生变化，从而导致生产问题。是的，这意味着尺寸可能会成为一个问题，但有时必须在设计上做出权衡。