一個(gè)合格的硬件工程師在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，一項(xiàng)重要的技能就是針對(duì)電路進(jìn)行worse case計(jì)算。如果做硬件多年但是第一次聽(tīng)到“worse case”這個(gè)名詞，那恭喜你，雖然遲了，但還不是太遲。所謂"worst case"計(jì)算也叫WCA計(jì)算，是指在電路設(shè)計(jì)中考慮到最不利情況下的性能和參數(shù)。通過(guò)這種計(jì)算可以確保電路在各種不利條件下仍能正常工作。這涉及到考慮元器件的最差工作條件、環(huán)境因素的最壞情況，比如溫度變化、電源波動(dòng)等。

今天我們要介紹的是電容容值的worse case計(jì)算，如果面試時(shí)，面試官問(wèn)你對(duì)于一個(gè)100nF 5%精度的電容，如何考慮電容容值的worse case呢？如果你的回答是100nF*95%就是電容的最差容值，那恭喜你，已經(jīng)OUT了！這說(shuō)明電容選型你還是沒(méi)搞懂啊，那么正確答案是什么呢？

影響電容容值的因素

要想成功回答上面的問(wèn)題，需要先搞清楚有哪些因素會(huì)影響電容的容值，只有搞懂了這些，我們才能充分考慮到電容的容值偏差，從而做好電容選型，接下來(lái)我們以25V 100nF X7R 10%的電容為例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

1.生產(chǎn)公差

一個(gè)100nF的電容，在電容廠家生產(chǎn)的時(shí)候，會(huì)存在生產(chǎn)公差，因此電容容值可能是101nF，也可能是99nF，只要其容值在90-110nF范圍內(nèi)，對(duì)廠家來(lái)說(shuō)電容都是合格的。

2.溫度影響

溫度對(duì)電容的靜電容量會(huì)有影響，根據(jù)EIA-198-1F-2002對(duì)電容基于溫度特性分類，X7R電容的工作溫度范圍是-55 ~ +125℃，在這一溫度范圍內(nèi)電容由于自身電介質(zhì)的影響，容值會(huì)隨著溫度變化有±15% 容值波動(dòng)。對(duì)此不太理解的可以參考我之前的文章：做好電容選型，從掌握NP0，C0G，X7R電容的特性開始，這是一個(gè)通用標(biāo)準(zhǔn)，不同廠家的電容性能會(huì)有差異，廠家一般會(huì)在電容規(guī)格書中放置容值-溫度變化曲線，我們可以直接通過(guò)查閱曲線來(lái)確定電容容值受溫度影響的大小。

3.電壓影響

電容的實(shí)際靜電容量值隨著直流(DC)與交流(AC)電壓而變化的現(xiàn)象叫做電壓特性。MLCC更容易發(fā)生直流偏置特性，而鋁電解電容器、鉭電解電容器、薄膜電容器等則較少發(fā)生。X5R、X7R 等溫度特性較差的MLCC，直流偏置特性更明顯。廠家一般會(huì)在電容規(guī)格書中放置容值-電壓變化曲線，我們可以直接通過(guò)查閱曲線來(lái)確定電容容值受電壓影響的大小。

4.其他因素

除了以上因素外，電容容值還受濕度，長(zhǎng)期使用導(dǎo)致的老化漂移等因素影響，這部分影響可以按5%評(píng)估，注意這5%是經(jīng)驗(yàn)值，規(guī)格書里可沒(méi)有，但是你又不能不考慮。

實(shí)例分析

考慮以上所有因素，在電容選型時(shí)，如果有一個(gè)25V 100nF X7R 10%電容，實(shí)際加載的直流電壓按20V評(píng)估，我們就來(lái)算一下其容值下限值到底是多少？

生產(chǎn)公差：100nF*10%=10nF；

溫度影響：100nF*15%=15nF;

電壓影響：讀容值-電壓曲線：15nF

其他因素影響：100nF*5%=5nF

這樣電容的容值下限值為：100nF-10nF-15nF-15nF-5nF=55nF。

總結(jié)

通過(guò)以上的實(shí)例分析，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)標(biāo)稱100nF的電容，經(jīng)過(guò)worse case計(jì)算后，其容值下限值僅為55nF，在進(jìn)行電容選型時(shí)，這會(huì)影響電容在濾波電路的濾波效果，或者諧振電路的諧振頻率等，如果你讀完這篇文章再去回答面試官的問(wèn)題，不給你99分，那他自己都不好意思了。