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电容在测试电路中的思考

时间:2015-04-15 22:20来源:www.kanwoda.com 作者:Sky Fu 点击:

电容的应用无处不在,功能也非常多,今天就谈谈在测试电路中要注意的方面。

1,电源滤波电容,在电源端我们一般会放置一些电容,以保证测试的稳定性。连接这种电容有什么讲究呢?这种电容一般为几uF,或者几个电容并联,有些电路设计者喜欢把电容直接接在线路上,没有用继电器去断开,这样会会导致测试的一些不便利和准确性问题。

大家都知道T=CU/I,充电时间等于电容乘以电压除以电流,也就是说电容越大充电时间越长。在有些测试项目中我们需要测试小电流,比如 Ishdn(关断电流),Iq(静态工作电流),随着市场对这些参数要求越来越高,这些电流也越来越小。这对测试精确性要求也变的更高。 如果外接了一个10uF的电容而没有用继电器连接,在测试这些参数就变的困难。如果Ishdn在源12V时的电流只有100nA,那么通常来说我们要一个 很小的测电流range来进行测试以保证测试的精确性。如果我们选择一个100uA的测试range,我们可以得出我们需要的理论充电时间 T=10uF*12V/(100uA-100nA),大约1.2s的时间。。这在测试中是绝对不可以接受的。有些人可能会采取先用大电流的range去充 电然后切换到小电流的range,但是这个过程势必要导致整个电路的反馈回路重新工作,同样需要很长时间。所以在测试电路中加上继电器来切换是很有必要 的。通常会用一个10nF的电容直接连接在电路上(防止spike),然后其他电路可以被切换。这样理论上我们只需要1.2mS就可以完成充电。

前面2次都用了“理论上”这个词,以为在实际测试过程中因为线长等原因(LC)和电源反馈回路,有时会一段时间的稳定期,也就是震荡期,这个时间测试的电流依然不是很稳定,所以一般的测试等待时间要大于理论充电时间。

2,寄生电容的考虑,测试电路很多时候要考虑寄生电容,特别是高频的时候。很多人认为高频就是那些频率很高的数字信号,其实不然。在一些模拟电路中 如dc-dc,这些开关电源中也有些高频的信号,比如最小开关时间,这些时间通常只有几十nS。它们的SR也非常快,实际SR很大也就是高频信号了。

那些地方要考虑寄生电容呢?数字通道,和SW管脚,这些需要测高频的管脚都需要考虑,不仅要考虑它对带宽的影响,更需要考虑这些信号有没有可能被耦 合都其他电路中去从而对测试进行干扰。有些时候还有考虑被测器件的驱动能力(也就是输出电流小),如果外接的测试通道电容(一般几百pf)的电容较大,管 脚驱动能力有限,经计算需要较长的稳定时间才能测到电压,那么通常做法是加个buffer去隔离。在高频或者SR的测试中如果驱动能力小那么可能要考虑用 比较器去做隔离,然后在去测试。

有些测试电路用MOS继电器,特别是大电流的MOS继电器,因为它的管子比较大它的电容也不能忽略。它在不工作是有几百pf到几nf的电容在上面。这个时候它在测试电路中的影响。

3,怎么测试电容呢?很简单,利用上述公试T=CU/I,所以我们只要给个恒定电流,然后测出2个时间点的电压,即可的出电容,当然前提是电压不要 被钳位。寄生电容也可以这么测吗?寄生电容很难用这种方法去测试了,因为电容太小没有合适稳定的小电流去充电。在测试寄生电容时可以串联一个比较大的电 阻,然后在去测它的R*C值,这样就可以比较精确的得出寄生电容的大小。

4,电容的等效电路。它的等效电路很多时候要考虑到。比如它的ESR(等效电阻),很多应用电路要求要用小的ESR,究其原因是为了得到较小的涟波 电压。,在开关电路中,电感上的电流是锯齿波形状,通过V=R(ESR)×I可以得出它的连波电压。ESL(等效电感)在高频的时候也要考虑。

总之电容的应用很多,但是都离不开它的特性,比如通交隔直,储能等等。所有的分析也离不开它的特性,只有正真的掌握它的特性,才能更好的了解它,利用它。

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