電容的偏壓特性也叫做偏置特性，也有的人把它叫做電容的直流電壓特性，它的意思是電容兩端如果加入直流電壓時，電容值會隨著直流電壓的上升而降低，下圖是電容：GRT155C81C105KE13的偏壓特性曲線圖，電容是1uF、封裝為0402電容，左圖中可以看到隨著直流電壓的上升電容的容量是逐漸減小的，當電容兩端電壓是4V時，1uF電容下降了33.6%，變成了1*(1-0.336)=0.664uF，那么怎么更直觀的理解這個參數(shù)的影響呢?實際電路設(shè)計應(yīng)用中又如何規(guī)避偏壓影響呢?

我看到的后果可以稱其為是扭曲。直流偏置的電容變化可能會導(dǎo)致在模擬信號路徑中使用電容器的問題。我見過太多的工程師有空間缺口，只是根據(jù)尺寸和溫度等級來選擇電容器。這使得他們能夠設(shè)計各種“數(shù)字”電容器，對模擬信號處理帶來災(zāi)難性的后果。

相同的電阻和電容，如果輸入信號疊加了直流電壓會影響到實際電容值，在輸入信號不同的情況下，截止頻率是有差異的，這就是偏置電壓帶來的影響，因此在電源中普遍用大量大容值電容，并且并聯(lián)連接。如果放大信號，后級的信號如果有偏置電壓，那么也要考慮這個偏置電壓的影響，并且選擇合適的電容，通常正負雙極性的雙向電源對此要求不高，而單電源的采集電路，信號一般會在Vcc/2基礎(chǔ)上波動，這個直流電壓一定要在電路設(shè)計中就充分考慮。

如何測試這種失真效應(yīng)?

顯示和測量這種失真效應(yīng)，我使用我的爆破項目的一部分，即音頻輸出聲音爆破USB狗，和軟件創(chuàng)建非常低的失真音頻音調(diào)，定制18位，F(xiàn)FT分析儀測量失真。 NE5534 運算放大器電路，用于測試失真。測試電容器是我焊接各種電容器進行測試的地方。該電路在連接到 Sound Blaster USB 加密狗和一些定制軟件時，會產(chǎn)生 16 位電平(> 95 dBc 失真)的無失真信號。設(shè)置僅限于 Sound Blaster 中 DAC 的 16 位失真。我按預(yù)期測量了各種 0.01 μF、C0G 陶瓷和堆疊薄膜電容器。他們沒有給輸出增加可測量的失真。

當我測量X7R電容器時，有趣的部分出現(xiàn)了。通常，我只在旁路電路中使用X7R電容器，但我肯定在載波期間會讓一到兩個滑動進入信號處理路徑。對我來說幸運的是，它們沒有造成任何問題，因為它們幾乎總是50 V的額定電壓，而且這遠低于所使用的信號波動。

顯示了兩種看似相同的0.01μF，50V，0,0603，X7R類型，具有20伏的峰信號擺動?？梢钥闯?，這些電容器在FFT圖上有非常不同的失真特征。表2是對失真產(chǎn)品的一個更好的比較。其中一個“看似相同”的電容器的失真比另一個好2：1!兩個看似相同的50 V，X7R，0603大小的電容器的FFT失真特征?？梢钥闯?，一個人有明顯更差的失真特征。

我還測量了一些 X7R、0805、50 V 電容器，甚至是 0402、10 V 額定電容器，其失真與上述類似。0402 應(yīng)該更糟，因為相對于其額定最大工作電壓的擺動更大，但事實并非如此。這就是讓我認為許多這些部件上的數(shù)據(jù)表曲線非常陳舊并且不再符合現(xiàn)實的原因。我還將 0402 電容器偏置到高達 50 V，而泄漏電流沒有明顯增加，那么它可能是建立在 50 V 電容器工藝之上的嗎?我不知道，但根據(jù)經(jīng)典的電容下降與工作電壓曲線，它應(yīng)該比以前差得多。

當我在我的零件中翻找要測量的電容器時，我還遇到了一個 45 歲的 Z5U 盤式電容器。我以為它會表現(xiàn)出非常糟糕的失真，但事實證明它并沒有那么糟糕，與現(xiàn)代 X7R 差不多。

沒有制造商將失真列為規(guī)格，并且如上所示，看似相似電容器的電容變化與 DC 偏置數(shù)據(jù)的變化很大。

您所能做的就是遠離 C0G 類型以外的任何東西，或者使用可能存在失真問題的薄膜電容器。即使仔細測試也可能無法確保成功，因為您永遠不知道零件的設(shè)計或構(gòu)造何時會發(fā)生變化，從而導(dǎo)致生產(chǎn)問題。是的，這意味著尺寸可能會成為一個問題，但有時必須在設(shè)計上做出權(quán)衡。