三端電容器簡述-完善普通MLCC性能

三端電容是一種特殊結(jié)構(gòu)的電容器，它與普通電容器的區(qū)別在于，它有三根引線，其中一個電極上有兩根引線。這樣一個微小的改變，卻使電容器的濾波效果發(fā)生了很大的改善。普通電容的引線電感對于電容的高頻濾波的作用是有害的，而三端電容卻巧妙地利用了引線電感，構(gòu)成了一個T型低通濾波器。三端電容的高頻濾波效果比普通電容改善了很多。如果在三端電容的兩根連在一起的引線上分別安裝一個鐵氧體磁珠，則會大大增加T型濾波器的濾波效果。這就是我們常說的片狀濾波器。無論采用什么器件，這一點都是十分重要的。即使對于三端電容器，如果接地引線過長，引線的電感也是十分有害的，會使濾波性能大打折扣。對于濾除差模干擾的濾波器，只要在布線時保證等效成電容的引線的走線盡量短就可以了，對于濾除共模干擾的濾波器，還要保證線路板與機箱之間的接地良好。一般可以通過簧片或?qū)щ姴家r墊接地。另外，用于I/O接口濾波接地目的的地線要單獨安排，并且僅與線路板的其它地線在一點連接(這稱為“干凈”地)。當使用π型濾波電路時，這一點更重要。濾波器要并排安裝，否則，已經(jīng)濾波的和沒有濾波的信號之間會發(fā)生串擾，使總體濾波失效。當需要濾波的引線較多時，使用多路濾波器(該公司有產(chǎn)品，分別對應(yīng)π型濾波電路和T型濾波電路)。濾波器與機箱上電纜接口之間的引線要短，可以加一個隔擋層。三端電容是一種特殊結(jié)構(gòu)的電容器，它與普通電容器的區(qū)別在于，它有三根引線，其中一個電極上有兩根引線。這樣一個微小的改變，卻使電容器的濾波效果發(fā)生了很大的改善。普通電容的引線電感對于電容的高頻濾波的作用是有害的，而三端電容卻巧妙地利用了引線電感，構(gòu)成了一個T型低通濾波器。三端電容的高頻濾波效果比普通電容改善了很多。如果在三端電容的兩根連在一起的引線上分別安裝一個鐵氧體磁珠，則會大大增加T型濾波器的濾波效果。這就是我們常說的片狀濾波器。

早期蘋果手機的硬件設(shè)計在業(yè)界享有很高的聲譽，技術(shù)領(lǐng)先，主要體現(xiàn)在以下方面：

整合性設(shè)計：蘋果采用垂直整合的設(shè)計理念，掌控硬件和軟件的整個生態(tài)系統(tǒng)。這種一體化設(shè)計使得硬件和軟件之間更好地協(xié)同工作，提供更流暢、高效的用戶體驗。高質(zhì)量的材料和制造工藝：蘋果注重采用高質(zhì)量的材料，如航空級鋁合金和強化玻璃，以及精密的制造工藝。這不僅提高了設(shè)備的耐用性，還為用戶提供了更高的品質(zhì)感。卓越的顯示技術(shù)：蘋果手機采用高分辨率的Retina顯示屏幕，具有出色的色彩還原和高對比度。此外，技術(shù)如True Tone和ProMotion等提供更自然的色彩和更平滑的屏幕滾動效果。先進的攝像頭技術(shù)：蘋果手機的攝像頭一直是業(yè)界的領(lǐng)先者之一。他們采用先進的圖像傳感器、圖像信號處理器和優(yōu)化算法，提供出色的照片和視頻質(zhì)量，同時支持多種拍攝模式和功能。優(yōu)化的硬件性能：蘋果手機的硬件配置經(jīng)過精心優(yōu)化，確保硬件與軟件的協(xié)同工作。即便配置相對較低，由于操作系統(tǒng)的優(yōu)化，用戶仍然能夠獲得良好的性能體驗。二對于硬件工程師來說，電容器無處不在。

對比先后三代iphone手機原理圖中電容器使用的變化可以看出一些端倪，以此管中窺豹。

1 從iphone手機上電容器的變遷說起 這是iphone4上的電容器，很顯然，主要都是普通的兩端子MLCC。 這是iphone5上的電容器，很顯然，主要都是普通的兩端子MLCC。

重點來了，下圖是iPhone6s的原理圖，在這份電路圖中不難看出，蘋果大量的應(yīng)用了三端電容器。

2 三端電容器簡述-完善普通MLCC性能 對于常見的電容來說，都是有兩個端口，普通的引線型陶瓷電容器(二端子)結(jié)構(gòu)如下圖。

由于其引線端子部分帶有微小的殘留電感，因此在作為旁路電容使用時，會與地面產(chǎn)生電感。在電容器的插入損耗圖中，理想的電容器的插入損耗應(yīng)該如圖中虛線所示，逐漸增大。但是，我們實際應(yīng)用中插入損耗的曲線圖無一例外是如實線類似的曲線，大家可否想過其中緣故? 原因簡單來說，由于實際的電容器是存在殘留電感的，因此會產(chǎn)生干擾，降低頻率性能，因此，會產(chǎn)生如實線所示的V字形插入損耗曲線，如下圖所示。

三端子電容器是為改善二端子電容器的高頻特性而對引線端子的形狀進行改進后形成的陶瓷電容器。如圖所示，三端子電容器在單側(cè)引出兩根引線端子。將兩根引出的引線分別連接至電源和信號線的輸入、輸出端，將相反一側(cè)接地，即可形成如圖所示的等效電路圖。通過這種連接方式，兩根引線側(cè)的引線電感將不進入大地側(cè)，由此可極大地減小接地電感。

此外，它有三根引線，其中一個電極上有兩根引線。這樣一個微小的改變，卻使電容器的濾波效果發(fā)生了很大的改善。普通電容的引線電感對于電容的高頻濾波的作用是有害的，而三端電容卻巧妙地利用了引線電感，構(gòu)成了一個T型低通濾波器，能夠起到降低干擾的作用。

上圖為片狀三端子電容器的結(jié)構(gòu)圖。在芯片兩端接地，夾住電介質(zhì)，使貫通電極與接地電極交互層疊，從而形成類似于穿心電容器的結(jié)構(gòu)。等效電路如圖所示，貫通電極的電感與其在引線型三端子電容器中的情況一樣，起到類似于T型濾波器的電感的作用，因此可減小殘留電感的影響。

此外，由于接地端連接距離較短，因此該部分的電感也非常微小。并且，由于接地端連接兩端，因此呈并聯(lián)連接狀態(tài)，電感也將降低了很多。

3 三端電容器強悍的性能

三端電容器介紹：結(jié)構(gòu)： 三端電容器通常有三個引腳，分別是正極(VCC)、負極(GND)和信號輸出(OUT)。這種結(jié)構(gòu)使得它可以在電路中作為耦合電容器或去耦電容器使用。材料： 三端電容器一般采用陶瓷材料制成，常見的有X7R、X5R等。這些陶瓷材料具有穩(wěn)定的溫度特性和較高的介電常數(shù)，使得三端電容器在不同環(huán)境條件下都能提供可靠的性能。容值范圍： 三端電容器的容值范圍較廣，可以滿足不同電路的需求，從幾pF到數(shù)百μF都有。

首先，對對片狀三端子電容器與片狀二端子多層電容器的插入損耗特性進行比較。由于兩種組件的電容量相同，因此在低頻范圍內(nèi)特性相同。但是二端子電容器在頻率超過10MHz后性能便開始下降，而三端子電容器則在超過100MHz后才會出現(xiàn)性能下降。所以，片狀三端子電容器在一定程度的高頻范圍內(nèi)都不會出現(xiàn)性能下降，因此它適用于需要去除高頻干擾的case。

3.1 優(yōu)點一：低ESL 三端子電容器的等效串聯(lián)電感(ESL)更低，為了優(yōu)化高頻特性，電容器適合用于高速電子設(shè)備電源去耦的case。

3.2 優(yōu)點二：有效減少元器件數(shù)量。 使用了低ESL電容器，可維持與2端子電容器相同功能，并極大減少元器件數(shù)量，這在寸土寸金的移動端PCB板來說極為重要。

使用片狀三端子電容器優(yōu)化旁路電容器

旁路電容器性能比較，這方面三端電容器性能也非常逆天

沒有電容器

MLCC 0.22 X4

片狀三端子電容器1ufx1

三端電容器具有獨特的結(jié)構(gòu)，包括兩個貫通電極和兩個接地電極。這種設(shè)計使得電流通過電容的距離較短，并且可以形成類似于穿心電容器的結(jié)構(gòu)，具有更低的等效電感(ESL)和自諧振頻率點，以及更好的高頻衰減特性。

4. 相比傳統(tǒng)的二端電容器，三端電容器具有以下優(yōu)勢：

更低的等效電感(ESL)：由于其獨特的結(jié)構(gòu)，三端電容器具有更低的等效電感，這使得它能夠更好地抑制高頻噪聲。

更高的自諧振頻率點：由于三端電容器的結(jié)構(gòu)特點，其自諧振頻率點更高，有效濾波的頻帶范圍更寬泛。

更好的高頻衰減特性：三端電容器的ESL較低，因此其高頻衰減特性更好。

更少的電容數(shù)量：使用低ESL電容器，可維持與二端電容器相同的功能，同時得到更好的高頻特性。

因此，三端電容器在高頻電路設(shè)計中具有顯著優(yōu)勢，適用于需要去除高頻噪聲干擾的場合。然而，為了充分利用三端電容器的優(yōu)點，設(shè)計人員需要仔細選擇適合的元件，并優(yōu)化電路布局和布線。