Kapasitor RF Pita Lebar Performa tinggi

Kurva kinerja 0402BB 1 - Kerugian penyisipan dan kerugian pengembalian

Kurva kerugian penyisipan Kurva kerugian pengembalian

Kapasitor pita lebar dan kapasitor Q tinggi memiliki struktur fisik yang sama: elektroda logam internal berselingan yang tertanam dalam badan keramik persegi. Jadi mengapa mereka menunjukkan karakteristik kinerja yang berbeda? Gambar 4 dan 5 memberikan setidaknya satu jawaban: kapasitor pita lebar bersifat lossy. Secara khusus, pada Gambar 5, nilai Rp1 hingga Rpn yang cukup besar menyebabkan resonansi paralel dengan faktor Q yang sangat rendah ketika reaktansi bersifat kapasitif dan cabang tingkat rendah bersifat induktif. Dalam kondisi ini, pada frekuensi yang cukup tinggi, reaktansi C dapat diabaikan dibandingkan dengan reaktansi L, dan rangkaian dapat disederhanakan seperti ditunjukkan pada Gambar 6. Seperti dapat dilihat, Gambar 6 adalah rangkaian terpusat (low-pass filter) yang mendekati suatu bagian saluran transmisi, yang impedansi karakteristiknya Ls​/Cg​ kira-kira 50 Ohm.

Gbr.6 Rangkaian gabungan yang disederhanakan — rangkaian ekuivalen frekuensi tinggi dari kapasitor MLCC dalam pemasangan mikrostrip (resonansi paralel Q sangat rendah)

Meskipun model rangkaian terpadu sangat fleksibel, terutama ketika nilai komponen dapat mencakup variasi yang bergantung pada frekuensi, kehati-hatian harus dilakukan saat menerapkan pendekatan ini pada kapasitor pita lebar: model ini bersifat ad-hoc, dengan perilaku heuristiknya yang berasal dari kombinasi pengamatan eksperimental dan prinsip rangkaian yang "masuk akal" (misalnya, induktansi seri, kapasitor shunt ke ground, dll.) daripada hukum fisika dasar. Tidak ada metode lain yang lebih jelas menjelaskan bagaimana cabang Lp​ - Cp​ membentuk resonansi paralel. Konstruksi sirkuit yang disatukan tidak memiliki dasar fisik yang jelas dan dirancang khusus untuk meniru kinerja listrik yang diamati.

Faktanya, kehati-hatian harus diberikan ketika menggunakan model rangkaian terpadu untuk kapasitor yang beroperasi pada frekuensi yang cukup tinggi — tetapi pertanyaan kemudian muncul: apa yang dimaksud dengan "frekuensi cukup tinggi"? Untuk dielektrik X7R tipikal yang digunakan dalam komponen tersebut, permitivitas relatif biasanya 2500~3000. Ini berarti frekuensi 1/4λ untuk batas 60mil adalah 1 GHz. Jadi, untuk komponen berukuran 0402 (panjang 40mil), frekuensi 1/4λ adalah 1,5 GHz; untuk komponen 0201 yang panjangnya 20mil mencapai 3 GHz. Oleh karena itu jelas bahwa untuk menggambarkan perilaku komponen-komponen ini hingga 50 GHz, diperlukan model terdistribusi.

◆ Model Listrik Terdistribusi

Gambar 7 mengilustrasikan bagaimana stub seri sirkuit terbuka yang ideal dan lossy dapat berfungsi sebagai elemen kopling pita lebar. Perhatikan paradoks yang tampak dalam prinsip ini: stub itu sendiri bersifat lossy, namun bagaimana dampaknya minimal pada jalur utama? Jawabannya adalah selama impedansi karakteristik stub lebih rendah dibandingkan dengan saluran utama, maka kerugian penyisipan saluran utama juga akan rendah. Faktanya, jika stub mempunyai rugi-rugi yang cukup tinggi dan halus, impedansi masukannya akan mendekati impedansi karakteristiknya.