高頻電容測量和仿真怎么做？

電容是每一個電路上都會使用的器件，電容會應用在電源系統(tǒng)中，也會應用于信號線上。在低速電路中，我們可以把電容稱之為電容，但是在高速電路上或電源系統(tǒng)中，電容已經(jīng)不僅僅是電容，而是一個由等效電容、等效電阻和等效電感組成的一個電路，簡單的結構如圖50.1所示。

所以，電容參數(shù)的測量就不能再使用簡單的萬用表來測量啦！而需要使用網(wǎng)絡分析儀進行測量，使用網(wǎng)絡分析測試時，常用的方式有并聯(lián)測試法和串聯(lián)測試法，示意圖如圖所示。

并聯(lián)測試法和串聯(lián)測試法對比

并聯(lián)測試方法簡化裝置如圖所示。

并聯(lián)測試法簡化裝置

從圖52.1和圖52.2中可以看到，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(shù)就是2端口的S參數(shù)，即*.S2P的文件，如圖所示是一顆電容的S參數(shù)文件。

電容S參數(shù)文件

通過S參數(shù)，工程師可以了解到其阻抗特性、損耗等，也就是電容的濾波特性，其阻抗特性曲線如圖所示。

電容阻抗特性曲線

這種測試電容的步驟其實非常簡單，在測試時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AFR或TRL或SOLT的校準方式進行校準后就可以直接測試電容了（推薦使用AFR校準，這是簡單的校準方式，設計的板子也簡單一些）。

電容的S參數(shù)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，可能有的工程師會有疑惑，為什么在軟件中添加*.S2P的S參數(shù)時會強制變?yōu)?.S1P呢？這是否有問題？

首先答案是肯定不會有問題。對于電容這類器件，在測量的數(shù)據(jù)就是S2P，而不是S1P，這是因為在測量時使用的2端口的網(wǎng)分測試的。而在仿真時使用的是S1P的文件，這樣有一個優(yōu)勢，就是減弱了器件對夾具板的影響，這樣就增加了其設計的性能。有興趣的也可以搭建一個仿真電路去分析電容的S1P和S2P的效果是否一樣，原理圖如圖所示。

電容仿真電路原理

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(shù)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，獲得的結果如圖52.6所示。

電容仿真結果圖

很顯然，三條曲線是重合的，說明S2P和S1P是等效的。