加利福尼亚州卡马里奥电话805.389.1166 传真805.389.1821
Q & ESR解释
一个JOHANSON技术入门
2004年11月24日
一个在评价高频片状电容器的最重要的参数是在Q
因子，或相关的等效串联电阻（ESR ） 。除了提供优异的
进行射频元件，日本烟草国际公司致力于为客户提供准确，完整的数据。
为此，对Q & ESR测量问题进行更详细的讨论如下。
从理论上讲，一个“完美”的电容器将呈现为0（零）欧姆的ESR和将是纯粹
无功无实（电阻）元件。电流会通过电容器将导致所述
电容器两端的电压通过在所有的频率恰好90度。
在现实世界中使用，没有电容是完美的，总会表现出ESR一些有限的。
ESR的频率为给定的电容变化，并且是“等同”，是因为它的来源是
从该导电电极结构的特性和在所述绝缘介质
结构。用于建模的目的， ESR的被表示为一个单一的串联寄生元件。
在过去的几十年中，所有电容器参数进行测量，在1 MHz的标准，但在当今的
高频的世界，这是远远不够的。供了良好的高频典型值
一个给定的值的电容器可以在约0.05欧姆的顺序，在200兆赫，900运行， 0.11欧姆
MHz和0.14欧姆，在2000兆赫。
品质因数Q ，是一个无量纲数，它等于所述电容器的电抗
通过电容的寄生电阻（ESR）分。 Q值变化较大与
频率为两个电抗和电阻变化与频率。电容器的电抗
极大地随频率或电容值的变化，因此，Q值
可以通过大量的不同而不同。见公式1和2 。
式。 1
:
| XC | = 1 / {2（
π
） （六）（℃） }
;哪里
| XC |
是在欧姆电抗的绝对值;
f
是频率（赫兹） ;
C
是电容。在法拉
式。 2
:
Q = | XC | / ESR
;哪里
Q
是一个无量纲数，意思是“品质因数” ;
| XC |
是在欧姆电抗的绝对值;
ESR
是的等效串联电阻（欧）
约翰森技术措施ESR和Q上Boonton的34A谐振线路。电容器
根据试验共鸣的准确特征阻抗和Q的感应线
从所得到的数据（所得到的峰的中心频率和带宽） ，则Q ，ESR，
并且该装置的电容值被输出。此方法是一个长期存在的工业标准
针对Q和ESR的RF频率的测量。由于该方法依赖于频率
一个信号发生器（其可以非常精确地测得）的准确性，所采取的数据
这种方式是比较准确的。作为现代电容器的ESR变为越来越低，精度，
第1页2
www.johansontechnology.com
连的该方法中，将接近+/- 10％ （参考Boonton的34A说明书，页
2.2 ） 。这仍然是用于测量Q和ESR的RF频率目前最准确的方法
可用。参见图1所示的测试装置的方框图。参见图2 & 3的图片
设置。
频率。合成
电脑
射频毫伏表
D.U.T.到这里
Boonton的34A型同轴谐振线路
图1
从使用矢量网络分析仪采集的S参数数据计算出ESR不
可以接受的。主要的原因在于，该数据的精度由准确性的限制
在一个50欧姆系统的网络分析仪（在± 0.05分贝一个典型幅度校准是不
足够准确的电容器，该电容器可以是0.01分贝的低损耗区域） 。使用Q / ESR数据
从LCR测量仪收集的也是这些高Q值的设备不能接受的。当装置Q是
非常高， LCR测试仪就不能解析一个非常小的电阻（R）对有着非常
大型电抗（ X） 。出于这个原因， ESR和Q参数中的Johanson技术的介绍
出版目录，并在MLCSoft方案是基于业界标准的谐振线路
测试方法。
图2
科幻gure 3
第2页2
www.johansontechnology.com
加利福尼亚州卡马里奥电话805.389.1166 传真805.389.1821 www.johansontechnology.com
电容射频电流&功率
1999年4月1日
这说明讨论的电流处理，功耗，施加电压和关系
的多层陶瓷电容器的最大额定电压。或者，最大电压
等级或部分的最大功率耗散限制最大电流通过
电容。的电容值和工作频率确定其中两个的
成为理事限制。为电容的在给定频率下的值，或低级
频率在给定的电容，电压的限制，一般电源之前达成
散热限制。
的额定电压决定于电容器的阻抗度（Xc ），其中作为
功耗取决于电阻的阻抗，或等效串联电阻（ESR ）
电容。
XC是由计算
XC = 1 / [2 FC〕 ，
哪里
F=
频率，单位为赫兹和
C
=电容，单位为法拉。
通过电容器的最大允许的峰值电流流动（不超过电容器
额定电压）由I = ER / XC ，其中二是额定电压的电容， I =峰值计算
电流（安培） 。
实际的电流流过电容器由I =的Ea / Xc这里的Ea是所施加的或计算出的
工作电压。
下面的例子说明这些变量是如何影响的电压/电流限制为
一些特定的电容器在给定频率。
实施例1：将0.1 pF的， 500伏的电容器是在1000 MHz到使用：
Xc=1/[2(3.14)(1000x10
6
)(0.1x10
-12
） ] = 1591欧姆;
I峰值=一千五百九十一分之五百= 0.315垂坠或0.22武器。
如果超过这个电流，则将会超过电容器的额定电压。
例2： 1.0 pF的， 500伏电容是在1000 MHz的使用：
Xc=1/[2(3.14)(1000x10
6
)(1.0x10
-12
） ] = 159欧姆;
I峰值=一百五十九分之五百= 3.15垂坠或2.2武器。
如果超过这个电流，则将会超过电容器的额定电压。
实施例3：为10pF ， 500伏的电容器是在1000 MHz到使用：
Xc=1/[2(3.14)(1000x10
6
)(10x10
-12
） ] = 15.9欧姆;
电流峰值：I = 500 / 15.9 = 31.5垂坠或
22.2
双臂。
这个电流水平却从未达到，因为在这个频率，值了
约1.5 pF的由电容器的功率耗散限制。
重要注意事项：
最大功率损耗值是在假设无限散热器
电容器端子。转移到空气中的热量将被忽略。
一个10pF ， 500V的电容，在1000兆赫实际上将权力限制在7Apeak
这是约5武器。在此电流水平电容器的温度将上升到约
125℃。为了进行可靠的操作，这将是实用的，以限制到2臂与当前
体面的散热片，或甚至3Arms如果在端接非常好的散热。
第1页1
加利福尼亚州卡马里奥电话805.389.1166 传真805.389.1821 www.johansontechnology.com
SRF & PRF及其与
射频电容应用领域
1999年1月17日
电容器表现出串联和并联谐振频率。有一种频率为一
电容与一个给定的物理尺寸/建筑及给定的电容值，在该
组件看起来像一个感性阻抗。事实上，上面这个频率你也可以拥有
本质上是一种“隔直流感应器” 。这个频率称为串联谐振频率
（SRF） 。传输阻抗的量值的电容器礼物会非常低
从电容值决定，对通过SRF ，直到底部的频率到底
1接近第一并联谐振频率（ PRF ） 。第一PRF被频繁调用
简单地PRF的，虽然实际上存在第二PRF ，第三PRF ，等等。的粗糙规则
拇指放PRF在频率为SRF的两倍。变速装置的大小
阻抗浸在各脉冲重复频率的频率显著不同，并且具有的各种值
电容器。
恰好在SRF， 1将具有尽可能低的阻抗，因此，电容器是
通常通过选择一个电容器的SRF是用于窄带射频旁路应用
所需的旁路频率。换句话说，在SRF，该装置的电容性阻抗
等于器件的寄生电感阻抗。用户只留下所述的ESR （无
在该频率处的无功分量） 。
对于应用中的低阻抗是需要的，但它是不重要的，如果电容器的外表
无论电容或电感，电容器可以用来达到一个频率接近的脉冲重复频率。
上面的SRF ，用户本质上具有“隔直流感应器” 。在PRF中，发送
阻抗变为相对高的，并且电容器是围绕这个频率几乎是无用的。那里
是一个“绝招” ，有效地延长了可用的频率范围在此应用程序。即安装
电容器中的垂直位置，从而使电容器的端头都仍满足焊盘
在那里的安装，所以该电容器的宽度是现在有效高度。这样做
将消除所有奇数阶的PRF包括第一PRF 。
0
-1
插入损耗（dB ）
-2
-3
-4
-5
平行的电极安装
-6
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
频率（GHz ）
图A
图A示出了正常的安装，其中所述电极是平行于衬底表面的
并对于给定的电容值的电效应。图B显示了垂直安装在哪里
该电极是沿垂直于衬底表面，并为相同的电效应
给定的电容值。
第1页2
加利福尼亚州卡马里奥电话805.389.1166 传真805.389.1821 www.johansontechnology.com
0
-1
插入损耗（dB ）
-2
-3
-4
-5
垂直电极安装
-6
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
频率（GHz ）
图B
PRF的效果是由于涉及到不同的相位路径非常复杂的机构
在多层电容器的各个电极。在日本烟草国际公司，我们通常测量S参数
以正常的方位表示第一脉冲重复频率，从而允许用户选择性地垂直安装它
这将消除第一PRF 。
当然，对于匹配的应用程序，它是关于是否在组件极其重要
看起来像一个电容器或电感器。在此应用中，设计人员几乎总是要成为
远低于电容器的SRF 。我们可以说，例如，一个10pF的电容可以看看
就像一个1000pF的电容为SRF逼近。
C
P
图C ：
等效电路
高频
陶瓷片状电容器
R
S
C
S
L
S
R
P
典型值
CS = 4.8 pF的
LS = 0.5 nH的
RP = 78千欧
CP = 5.2 pF的
卢比= 0.11欧姆
参见图C为电容器的Johanson Technology公司的SPICE等效电路。值
示出的是一个典型的10 pF电容在900兆赫。该模型趋向于得到一个更好的SPICE
仿真比其中，Cs表示基本下以低频较常见的模型，
1和Cp （如果Cp是即使在模型）表示Cs中的一小部分，尽管这更常见
模型是概念上更容易理解。请记住，即使是我们改进模型的
精度不理想的RF频率，因为该模型的元素本身有一个给定的
对频率的依赖。在我们的模型中，在低频率，Cs和Cp的并联等效
给予必要的电容。 Cs和我们模型的LS是什么让我们的SRF效果。该
网络串联铯L的;这是平行的Cp是给我们的第一PRF效果。
另请注意，我们的模型（和普通模式），具有模拟第二PRF的规定。
Rp为在我们的模型的更精确的模拟什么电容看起来像在射频
频率，所以不要把欧姆表电容器两端寻找卢比的DC ，其中的
绝缘电阻会通常超过1万欧姆更大！此模型（以及更
“传统”模式），体现在我们的MLCSoft SPICE仿真软件，该软件可
在CD - ROM或从我们的网站
页。
重要注意事项：
我们对LS值，使用改进的JTI模型时，似乎
略（约50 ％）比竞争对手的广告的，因为建模差Ls。更高
如上所述。要小心不要直接比较LS没有意识到在造型的差异。
第2页2
QQ：2880707522 复制
