設(shè)計和采購工程師須知：電容的選型

從電子產(chǎn)品的設(shè)計到采購，無源元件是個配角，在整個電子產(chǎn)品中所占的物料成本約占有一成，但電子產(chǎn)品中無源元件數(shù)量眾多。以電容為例，從2G發(fā)展到3G，光一部手機中的MLCC數(shù)量就從平均165個增加到了288個；電視機中的電容數(shù)量從CRT時代的200多顆增加到了液晶電視時代的1000多顆。數(shù)量眾多，按可靠性累積的結(jié)果是無源器件的可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于IC，任何一個微小的無源器件的失效都可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)的失效。

無源器件可靠性問題可以通過優(yōu)選供應(yīng)商，對供應(yīng)商產(chǎn)品定期抽樣檢測等措施把來料質(zhì)量風(fēng)險降到最低，但事情并沒有結(jié)束。所選的元件參數(shù)符合電路要求了，也可以工作了，但問題是所選的這些元件能否讓系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)，ESD是否滿足要求了，增減和調(diào)整阻容元件是否讓手機獲得了完美的音頻效果。

如果說性能也滿足了，那么元件價格是否合適？對于高端電子產(chǎn)品來說，性能要求高于價格要求；對于低端電子產(chǎn)品而言，價格要求高于性能要求。如何掌握平衡點？質(zhì)量好的產(chǎn)品價格高，價格低的產(chǎn)品質(zhì)量總是讓人放心不下。如果價格也令人滿意，但是供應(yīng)商供貨周期有點長，那又怎么辦？

這一環(huán)套一環(huán)的問題都是無源元件選型過程要解決的問題。選型是個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，是個設(shè)計工程師，物料認(rèn)證工程師，采購，供應(yīng)商乃至第三方檢測機構(gòu)互動的過程，脫離了任何一個角色的參與，這個過程可能就會進行的很艱難。經(jīng)常在論壇里看到采購人員抱怨：設(shè)計工程師給出的規(guī)格難找。事實上很多剛?cè)胄械拈_發(fā)設(shè)計工程師只是按理論計算，并不了解供應(yīng)商的實際生產(chǎn)狀況，常常列出一些很少生產(chǎn)甚至不存在的規(guī)格。例如按理論計算得到0603/C0G/25V/3300pF規(guī)格的MLCC，但是0603/C0G/25V的MLCC一般只做到1000pF。由于設(shè)計工程師對選型的一些情況不了解，造成采購成本上升而且影響交期。

元件選型中各個角色要對整個過程要相當(dāng)熟悉。設(shè)計工程師要了解供應(yīng)商的情況，也要了解產(chǎn)品情況。采購也要判斷設(shè)計工程師給出的規(guī)格是否切合實際。正是基于這樣的狀況，電子元件技術(shù)網(wǎng)推出了選型專題系列，本期推出的是電容的選型要領(lǐng)，以后會陸續(xù)推出電感、連接器、MOSFET等元器件的選型話題。我們認(rèn)為選型是基礎(chǔ)電路創(chuàng)新的開始。

電容是電子設(shè)備中用量最大的無源元件。中國生產(chǎn)世界上超過4成的電容，國產(chǎn)電容與國外電容的質(zhì)量水平差距在縮小。在國產(chǎn)元件替代中，電容扮演著重要的角色。而且電容中以MLCC與鋁電解電容的數(shù)量最多，應(yīng)用最廣，所以本期電容的選型選擇的是MLCC與鋁電解電容。國外電容大廠網(wǎng)站通常都提供有選型工具進行輔助選型，一般有兩種：按參數(shù)選型和按應(yīng)用選型，本期專題將介紹一些主流的選型工具。另外元件的最終選用還要通過仿真工具優(yōu)化，有哪些主流的仿真工具以及各自的特點也將在本專題中介紹。

MLCC選型：僅僅滿足參數(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠

MLCC的選型時，電容值、容差、耐壓、使用溫度、尺寸等參數(shù)滿足電路要求時還應(yīng)該注意什么？為什么采購說設(shè)計工程師給出的規(guī)格找不到？MLCC替代電解電容是應(yīng)該注意什么？MLCC是否真的非?？煽?？為什么檢測過關(guān)的產(chǎn)品使用中會失效，哪里出了問題？樣品檢測時為什么容量不正常？MLCC的直流偏置效應(yīng)考慮不周對系統(tǒng)有什么影響？

鋁電解電容選型要素探討

在所有的被動元件中，鋁電解電容的失效率最高，所以選型尤為重要。鋁電解電容的選型是建立在對鋁電解電容各種參數(shù)的認(rèn)識上的。熟悉了參數(shù)，還應(yīng)該了解參數(shù)背后的東西，例如標(biāo)稱2000小時壽命的鋁電解電容是不是一定比1000小時的壽命長......

從應(yīng)用入手選型的三大作用

法國著名雕塑家羅丹講起他的創(chuàng)作時曾有過名言：“拿起工具，把不需要的部分去掉”。這句名言讓他創(chuàng)造了傳世名作《思想者》。今天，對于從事電子研發(fā)和制造的工程師來說，也如同雕塑家一樣，需要利用選型工具，在種類繁多的元器件中找到最符合自己要求的元器件，從而設(shè)計和制造出最具性價比的產(chǎn)品。選型工具能夠滿足設(shè)計工程師三個方面的需求，即新應(yīng)用的開發(fā)、供應(yīng)商的對比選擇、以及設(shè)計優(yōu)化和降低成本等。因此，在設(shè)計、研發(fā)和生產(chǎn)以及測試的過程中，選型工具起到篩選、甄別、對比的重要作用。

電子元器件S參數(shù)的含義和用途

“橘生淮南為桔，橘生淮北為枳”，外部環(huán)境就是這么有力量，連電路也無法擺脫這樣的規(guī)律，當(dāng)進入高頻的世界，適用于節(jié)點電路的傳統(tǒng)電路理論已不再適用，必須采用微波網(wǎng)絡(luò)分析的方法來分析電路的性能，這時S參數(shù)成為最要的參數(shù)。阻抗和導(dǎo)納矩陣反映了端口的總電壓和電流的關(guān)系，而S參數(shù)散射矩陣是反映端口的入射電壓波和反射電壓波的關(guān)系。S參數(shù)在射頻段很容易被測量，特別適合用于微波段的系統(tǒng)設(shè)計。