電容的偏壓特性也叫做偏置特性，也有的人把它叫做電容的直流電壓特性，它的意思是電容兩端如果加入直流電壓時，電容值會隨著直流電壓的上升而降低，下圖是電容：GRT155C81C105KE13的偏壓特性曲線圖，電容是1uF、封裝為0402電容，左圖中可以看到隨著直流電壓的上升電容的容量是逐漸減小的，當電容兩端電壓是4V時，1uF電容下降了33.6%，變成了1*(1-0.336)=0.664uF，那么怎么更直觀的理解這個參數的影響呢?實際電路設計應用中又如何規(guī)避偏壓影響呢?
我看到的后果可以稱其為是扭曲。直流偏置的電容變化可能會導致在模擬信號路徑中使用電容器的問題。我見過太多的工程師有空間缺口，只是根據尺寸和溫度等級來選擇電容器。這使得他們能夠設計各種“數字”電容器，對模擬信號處理帶來災難性的后果。
相同的電阻和電容，如果輸入信號疊加了直流電壓會影響到實際電容值，在輸入信號不同的情況下，截止頻率是有差異的，這就是偏置電壓帶來的影響，因此在電源中普遍用大量大容值電容，并且并聯連接。如果放大信號，后級的信號如果有偏置電壓，那么也要考慮這個偏置電壓的影響，并且選擇合適的電容，通常正負雙極性的雙向電源對此要求不高，而單電源的采集電路，信號一般會在Vcc/2基礎上波動，這個直流電壓一定要在電路設計中就充分考慮。
如何測試這種失真效應?
顯示和測量這種失真效應，我使用我的爆破項目的一部分，即音頻輸出聲音爆破USB狗，和軟件創(chuàng)建非常低的失真音頻音調，定制18位，FFT分析儀測量失真。 NE5534 運算放大器電路，用于測試失真。測試電容器是我焊接各種電容器進行測試的地方。該電路在連接到 Sound Blaster USB 加密狗和一些定制軟件時，會產生 16 位電平(> 95 dBc 失真)的無失真信號。設置僅限于 Sound Blaster 中 DAC 的 16 位失真。我按預期測量了各種 0.01 μF、C0G 陶瓷和堆疊薄膜電容器。他們沒有給輸出增加可測量的失真。
當我測量X7R電容器時，有趣的部分出現了。通常，我只在旁路電路中使用X7R電容器，但我肯定在載波期間會讓一到兩個滑動進入信號處理路徑。對我來說幸運的是，它們沒有造成任何問題，因為它們幾乎總是50 V的額定電壓，而且這遠低于所使用的信號波動。
顯示了兩種看似相同的0.01μF，50V，0,0603，X7R類型，具有20伏的峰信號擺動?？梢钥闯?，這些電容器在FFT圖上有非常不同的失真特征。表2是對失真產品的一個更好的比較。其中一個“看似相同”的電容器的失真比另一個好2：1!兩個看似相同的50 V，X7R，0603大小的電容器的FFT失真特征?？梢钥闯觯粋€人有明顯更差的失真特征。
我還測量了一些 X7R、0805、50 V 電容器，甚至是 0402、10 V 額定電容器，其失真與上述類似。0402 應該更糟，因為相對于其額定最大工作電壓的擺動更大，但事實并非如此。這就是讓我認為許多這些部件上的數據表曲線非常陳舊并且不再符合現實的原因。我還將 0402 電容器偏置到高達 50 V，而泄漏電流沒有明顯增加，那么它可能是建立在 50 V 電容器工藝之上的嗎?我不知道，但根據經典的電容下降與工作電壓曲線，它應該比以前差得多。
當我在我的零件中翻找要測量的電容器時，我還遇到了一個 45 歲的 Z5U 盤式電容器。我以為它會表現出非常糟糕的失真，但事實證明它并沒有那么糟糕，與現代 X7R 差不多。
沒有制造商將失真列為規(guī)格，并且如上所示，看似相似電容器的電容變化與 DC 偏置數據的變化很大。
您所能做的就是遠離 C0G 類型以外的任何東西，或者使用可能存在失真問題的薄膜電容器。即使仔細測試也可能無法確保成功，因為您永遠不知道零件的設計或構造何時會發(fā)生變化，從而導致生產問題。是的，這意味著尺寸可能會成為一個問題，但有時必須在設計上做出權衡。
下載文檔
