如何测量随偏压变化的MLCC电容？

对电容与偏压关系进行特征分析的理论

图1展示了一种测量直流偏压特性的电路。该电路的核心元件是运算放大器U1（MAX4130）。运放在该电路中作为比较器使用，通过反馈电阻R2和R3实现滞回效应。为了实现正向偏压，D1被偏置到高于地线（GND），因此不需要负电源电压。C1和R1与反馈网络相连，使得电路可以作为RC振荡器工作。其中，电容C1是被测对象（DUT），在RC振荡器中起到电容的作用；而电位计R1则是RC振荡器中的电阻。

图2展示了运放输出引脚的电压波形Vy以及R、C连接点的电压Vx。当运放输出为5V时，通过R1对C1进行充电，直到电压达到上限，从而强制输出为0V；此时，电容开始放电，直到Vx达到下限，使得输出恢复为5V。该过程不断重复，形成稳定的振荡。

振荡周期取决于R、C以及上门限VUP和下门限VLO

由于5V、VUP和VLO保持不变，因此T1和T2与RC成比例（通常称为RC时间常数）。比较器的门限由Vy、R2、R3和D1的正向偏压（Vsub>Diode）决定。

公式中，VUP表示Vy=5V时的门限，VLO表示Vy=0V时的门限。给定参数后，这些门限的典型值为：VLO约为0.55V，VUP约为1.00V。

路中的Q1和Q2将周期时间转换为比例电压。其工作原理如下：MOSFET Q1由U1的输出控制。在T1期间，Q1导通，将C3的电压钳位至地线（GND）；在T2期间，Q1关断，允许恒定电流源（Q2、R5、R6和R7）对C3进行线性充电。随着T2的增加，C3的电压也会升高。图3显示了C3电压的三个周期。

C3电压(VC3)平均值等于：

由于I、C3、α和β均为常数，因此C3的平均电压与T2成比例，从而与C1成比例。