ESR如何影响电容器的截止频率计算?


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我对估算简单RC电路中电容器的截止频率很感兴趣。由于电容器和电阻器是串联的,我可以简单地将ESR值加到电阻器值上吗?

例如,如果ESR为0.5Ω,而我的负载为1kΩ,那么我计算中的R值是1000.5Ω吗?

在这种情况下,ESR可以忽略不计吗?还是有“实际上,实际上是……”附录?

Answers:


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如果您要制作一个RC滤波器,那么您的刻意R应该比电容器的ESR(等效串联电阻)大得多,否则您会遇到其他影响电路的问题。是的,理论上,您可以像示例中那样将ESR添加到外部电阻中。但是,如果这真的很重要,那么您就太接近极限了。您的示例很好,因为它表明ESR远低于噪声水平。与在外部1kΩ上加上1/2欧姆所代表的斜率相比,其他区域的斜率要大得多。

查看任何优质的电容器数据手册,您会发现每个电容器只能在某个频率极限下正常工作。对于小型表面贴装陶瓷,通常为几百MHz。通常,这将显示为阻抗图,其中,电容器阻抗幅度将显示为频率的函数。对于理想的电容器,这将永远与频率成反比。对于真实的电容器,存在一个低阻抗极限,然后随着频率的增加,阻抗再次开始上升。

阻抗图中有各种影响因素。这些包括电介质的特性,不可避免的寄生电感,并且可能仅在有限的意义上具有ESR。记住ESR中的“等效”。由于帽的结构,大多数不是真正的串联电阻,而是呈现许多其他效果的简化方法,尤其是电介质中发生的细节。

简而言之,当您接近最小阻抗频率并超过最小阻抗频率或自谐振频率时,像单个ESR号这样简单的东西就不再适用。如果您与这些距离保持足够的距离,则ESR将成为RC滤波器的噪声。相反,如果您发现一点点ESR实际上会产生很大的变化,那么这是一个可靠的线索,您可以在一种不再只是电容器的机制中运行上限。请记住,即使良好的电容为±10%,所以ESR等于故意的外部电阻的1%最好不要紧,否则电路中总会有容差问题。

ESR确实有两个共同的地方,而这两个地方都与RC滤波器无关。第一个是当盖跨过其输出时实现线性稳压器的稳定性。在设计旧LDO时,假设输出端会有电解或钽电容的限制。这些可以指望具有有限的ESR。在补偿调节器中的控制回路时考虑了该ESR。没有它,一些监管机构将变得不稳定。设计更现代的LDO时,要在输出端采用陶瓷电容,而ESR极低。这些稳压器专门设计用于低至0 ESR的输出电容。那是唯一可以安全地在输出端盖上陶瓷盖的类型,因为您通常不能指望它们具有一定的最低保证ESR。数据表通常仅保证最大ESR,

第二,是突然将大电流脉冲倾倒到电容上的情况,就像许多开关电源一样。电流乘以ESR表示电容电压的瞬时表观升高,通常必须仔细考虑。

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