【導讀】很多工程師都以為只有電源才會(huì )使用電容，其實(shí)電容的應用范圍特別廣泛，不僅僅為了保證電源系統有一個(gè)好的電源完整性需要使用大量的電容，信號完整性工程師為了保證信號完整性，EMC工程師為了使產(chǎn)品更順利的通過(guò)電磁兼容性的測試也是對電容“絞盡腦汁”。
很多工程師都以為只有電源才會(huì )使用電容，其實(shí)電容的應用范圍特別廣泛，不僅僅為了保證電源系統有一個(gè)好的電源完整性需要使用大量的電容，信號完整性工程師為了保證信號完整性，EMC工程師為了使產(chǎn)品更順利的通過(guò)電磁兼容性的測試也是對電容“絞盡腦汁”。
電容是非常每一個(gè)電路上都會(huì )使用的器件，電容會(huì )應用在電源系統中，也會(huì )應用于信號線(xiàn)上。在低速電路中，我姑且把電容稱(chēng)之為電容，但是在高速電路上或者電源系統中，電容以及不僅僅是電容，是一個(gè)由等效電容、等效電阻和等效電感組成的一個(gè)電路，簡(jiǎn)單的結構如下圖所示：
所以電容的參數的測量就不能再使用簡(jiǎn)單的萬(wàn)用表來(lái)測量啦！而需要使用網(wǎng)絡(luò )分析儀進(jìn)行測量，使用網(wǎng)絡(luò )分析測試時(shí)，最重要的方式有并聯(lián)測試法和串聯(lián)測試法，示意圖如下圖所示：
并聯(lián)測試方法簡(jiǎn)化裝置如下圖所示：
從上面的示意圖和簡(jiǎn)化裝置可以看到，不論是并聯(lián)測試方法還是串聯(lián)測試方法都采用的2端口網(wǎng)分（當然，也可以考慮用4端口測試方法，有興趣的可以去Google下），這樣測試獲得的參數就是2端口的S參數，即*.s2p的文件，如下圖所示為一顆電容的S參數文件：
通過(guò)S參數，工程師可以了解到其阻抗特性、損耗等等，也就是電容的濾波特性，其阻抗特性曲線(xiàn)如下圖所示：
這種測試電容的步驟其實(shí)非常簡(jiǎn)單，在測試的時(shí)候要按照電容的封裝大小設計一塊測試夾具板和校準板，然后把電容焊接上去，通過(guò)AFR或者TRL或者SOLT的校準方式進(jìn)行校準后就可以直接測試電容啦（推薦使用AFR校準，這是最簡(jiǎn)單的校準方式，設計的板子也簡(jiǎn)單一些）。
電容的S參數模型可以應用于信號完整性和電源完整性仿真中。在使用SIPro/PIPro仿真時(shí)，可能有的工程師會(huì )有疑惑，為什么在軟件中添加*.s2p的S參數時(shí)會(huì )強制變?yōu)?.s1p呢？這是否有問(wèn)題？
首先答案是肯定不會(huì )有問(wèn)題。對于電容或者磁珠這類(lèi)器件，在測量的數據就是s2p，而不是s1p，這是因為在測量的時(shí)候使用的2端口的網(wǎng)分測試的。而在仿真的時(shí)候使用的是s1p的文件，這樣有一個(gè)優(yōu)勢，就是減弱了器件對夾具板地的影響，這樣就增加了其設計的性能。有興趣的也可以搭建一個(gè)仿真電路去分析電容的s1p和s2p的效果是否一樣，原理圖如下圖所示：
S21使用的是s2p模型文件，連接的snp元件這是正常的仿真S參數的連接方式；S43使用的是s2p文件把Ground不連接；S65使用的是S1P的模型文件，Ground連接到TermG上，獲得的結果如下圖所示：
很顯然，三條曲線(xiàn)是重合的，說(shuō)明s2p和s1p是等效的。
本文主要是簡(jiǎn)單介紹了如何簡(jiǎn)單的測試電容、磁珠等2端口無(wú)源器件的S參數模型，以及為什么在SIPro和PIPro仿真時(shí)采用的是s1p的文件。當然，對于如何精確的測試這類(lèi)無(wú)源器件的模型以及如何在A(yíng)DS中建立相關(guān)的模型庫有興趣的，可以再進(jìn)一步的交流。
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