信号链中的电容选型

网上搜索C0G和X5R电容区别，看到了一篇总结的非常好的资料。这里再整理下，主要是为了对比各种类型陶瓷电容的区别，进而引申出信号链中的电容尽量选型C0G（或者NP0）材质的原因。

MLCC是片式多层陶瓷电容，是陶瓷电容的一种。参照国际电工技术委员会（IEC）和美国电子工业联合会（EIA）标准，根据陶瓷电容容值随温度变化的规律，对陶瓷电容分为两个类别：I类电容器如C0G，其瓷料为顺电陶瓷。II类电容器，如X7R,X5R,Y5V,Z5U，其瓷料为强介铁电陶瓷。

很多人都误把C0G（或者NP0）电容，读成了COG（或者NPO）。为什么是数字“0”呢？其实0是温度系数的意思，I类电容器如C0G，它的温度系数是0，容值几乎不随着温度变化。另外，常说的NP0跟C0G是一样的，其实它是ICE标准的代码。

那么为什么信号链中的电容，尽量选型C0G呢？我们看下C0G电容和其他类型电容的区别就知道原因了。

对比项	对比结果	说明
温度特性	温度变化，C0G电容容值不变	图1
直流偏压	DC变化，C0G电容容值不变	图2
交流偏压	AC变化，C0G电容容值不变	图3
等效串联电阻ESR	C0G等效ESR最小	图4

表1 C0G电容与其他材质电容的对比

图1 C0G电容的温度特性是最好的

图2 C0G材料容值几乎不随着直流电压变化

图3 C0G材料容值几乎不随着交流电压变化

图4 C0G材料电容的ESR非常小

通过以上对比，我们知道了C0G较其他材质的电容在一些方面的优势，它非常适合用于信号链中，因为信号链一般处理的都是小信号，希望误差尽量小。否则后面的放大电路可能会把这个误差放大。我这里总结了下信号链中什么地方，要格外注意尽量选型C0G电容。

序号	信号链哪些地方尽量选用C0G电容
1	ADC前端用于电荷桶的电容
2	负反馈中的回授电容Cf
3	有源滤波器中的电容
4	无源滤波器的电容（RC）

表2 信号链哪些地方尽量选用C0G电容

因为RC滤波器中的阻值容值选型有个取舍，如果电阻太小，转折频率一定时，电容容值就要很大，这时候是没办法选型C0G电容的。我们都知道C0G电容容值都比较小。在TI的低通滤波器设计资料里面，可以看到RC取值的资料，这里作为引用：

有关元件选择的注释

理论上，可以使用满足公式的任何 R 和 C 值， 但考虑到实际情况， 需要遵循某些指导原则。
在给定特定转角频率的情况下， R 和 C 的值彼此成反比。通过使 C 变大， R 将变小， 反之亦然。
使 R 变大会使 C 变小， 以致寄生电容会导致错误。然而， R 值越小， 电路中的电流就越大， 作为权衡， 这会消耗
更多的功耗。
元件值的更佳选择取决于特定的电路以及设计人员愿意做出的权衡。遵循以下一般性建议有助于减少错误：
• 电容器
– 避免值小于 10pF
– 使用 C0G (NP0) 电介质
– 使用容差为 1% 的元件
– 优先选择表面贴装
• 电阻器
– 介于几百欧姆至几千欧姆范围内的值更佳
– 使用温度系数较低的金属膜
– 使用 1% 公差（ 或更优）
– 优先选择表面贴装

最后再提下，像电源中选型电容，选型X5R或者X7R最好了，因为大多数电源工作在-40℃到125℃。Y5V是千万不能选的，因为温漂太大了。另外一定要注意电容的直流偏压特性，比如选型10uF/16V电容，工作在5V 直流电压下，那么它的有效容值一定是比10uF小的。如果我们需要选10uF电容，那么通过核对直流偏压特性曲线后，选型出来的电容一定是比10uF大的电容。

图5 二类陶瓷电容编码表

本文主要是整理了信号链中尽量选型C0G这种电容，因为它的特性相当其他材料电容更好，比如温度、直流偏压、交流偏压和ESR等。以及信号链中那部分要格外注意尽量选型C0G电容，否则误差可能会被放大。引用的资料里面提到了RC取值的参考。然后简单提了下电源中选型电容的注意要点，一个是有效容值（直流偏压效应），一个是温漂。