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一个有温度的硬件工程师-文末有惊喜
我们都在寻找自己的路，但最终都会找到自己的归宿-《繁花》
前言
一个合格的硬件工程师在进行电路设计时，一项重要的技能就是针对电路进行worse case计算。如果做硬件多年但是第一次听到“worse case”这个名词，那恭喜你，虽然迟了，但还不是太迟。所谓"worst case"计算也叫WCA计算，是指在电路设计中考虑到最不利情况下的性能和参数。通过这种计算可以确保电路在各种不利条件下仍能正常工作。这涉及到考虑元器件的最差工作条件、环境因素的最坏情况，比如温度变化、电源波动等。
今天我们要介绍的是电容容值的worse case计算，如果面试时，面试官问你对于一个100nF 5%精度的电容，如何考虑电容容值的worse case呢？如果你的回答是100nF*95%就是电容的最差容值，那恭喜你，已经OUT了！这说明电容选型你还是没搞懂啊，那么正确答案是什么呢？
影响电容容值的因素
要想成功回答上面的问题，需要先搞清楚有哪些因素会影响电容的容值，只有搞懂了这些，我们才能充分考虑到电容的容值偏差，从而做好电容选型，接下来我们以25V 100nF X7R 10%的电容为例进行详细说明。
1.生产公差
一个100nF的电容，在电容厂家生产的时候，会存在生产公差，因此电容容值可能是101nF，也可能是99nF，只要其容值在90-110nF范围内，对厂家来说电容都是合格的。
2.温度影响
温度对电容的静电容量会有影响，根据EIA-198-1F-2002对电容基于温度特性分类，X7R电容的工作温度范围是-55 ~ +125℃，在这一温度范围内电容由于自身电介质的影响，容值会随着温度变化有±15% 容值波动。对此不太理解的可以参考我之前的文章：做好电容选型，从掌握NP0，C0G，X7R电容的特性开始，这是一个通用标准，不同厂家的电容性能会有差异，厂家一般会在电容规格书中放置容值-温度变化曲线，我们可以直接通过查阅曲线来确定电容容值受温度影响的大小。
3.电压影响
电容的实际静电容量值随着直流(DC)与交流(AC)电压而变化的现象叫做电压特性。MLCC更容易发生直流偏置特性，而铝电解电容器、钽电解电容器、薄膜电容器等则较少发生。X5R、X7R 等温度特性较差的MLCC，直流偏置特性更明显。厂家一般会在电容规格书中放置容值-电压变化曲线，我们可以直接通过查阅曲线来确定电容容值受电压影响的大小。
4.其他因素
除了以上因素外，电容容值还受湿度，长期使用导致的老化漂移等因素影响，这部分影响可以按5%评估，注意这5%是经验值，规格书里可没有，但是你又不能不考虑。
实例分析
考虑以上所有因素，在电容选型时，如果有一个25V 100nF X7R 10%电容，实际加载的直流电压按20V评估，我们就来算一下其容值下限值到底是多少？
生产公差：100nF*10%=10nF；
温度影响：100nF*15%=15nF;
电压影响：读容值-电压曲线：15nF
其他因素影响：100nF*5%=5nF
这样电容的容值下限值为：100nF-10nF-15nF-15nF-5nF=55nF。
总结
通过以上的实例分析，你就会发现一个标称100nF的电容，经过worse case计算后，其容值下限值仅为55nF，在进行电容选型时，这会影响电容在滤波电路的滤波效果，或者谐振电路的谐振频率等，如果你读完这篇文章再去回答面试官的问题，不给你99分，那他自己都不好意思了。
重
要
通
知
