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一粒金砂(中级)

电容的两种等效电路 [复制链接]

   最近在学习去耦的过程中两,看到了种电容的等效电路,虽然都是从其结构,材料和生产工艺入手,但是两种模型还是有一点点区别。先在总结在下面供大家参考。

第一种:

来源一本名为 "ANALOG CIRCUITS WORLD CLASS DESIGNS",作者是Robert A. Pease。在其第5章“Review of Passive Components and a Case Study in
PC Board Layout” 中有一节专门讲到了电容这个器件。根据电容的结构,材料和生产工艺等,作者把实际的电容器的等效模型简化为下图:

image.png  

             Rs:是电容引脚造成的寄生电阻;

             Rd:是电介质带来的寄生电阻;

             C:是归总的电容值;

所以在真实使用在电路中的电容的输入阻抗Zis为C和Rd并联后的阻抗在加上串联的电阻Rs: image-20220219170543-2.png (Cs=jwC )

将上面的式子稍稍改变,使用jw来代替S:(这里实际使用的S变换,我们暂且不去管它,直接用最朴素的替代思想来考虑这里的计算)

image.png  这里我的实部称为电容器的等效串联电阻ESR,即

image.png

 从ESR的计算式可以得知,电容器的等效串联电阻包括了电容引脚产生的寄生电阻,以及电介质产生的寄生电阻,以及归总的电容产生的容抗;另外从式子中的

w可以知道ESR和频率是有关系的:随着频率的增加ESR会减小。(但是实际上的ESR会随着频率减小到一定程度后,频率再增加的情况下,ESR又会重新变大)。

 

而实际的归总电容就是上式的虚部,即

image.png 在这种模型中,实际上没有考虑ESL对于阻抗的影响。

 

 第二种:

  来自于ANALOG 的technical paper “Decoupling Techniques“。同样是根据电容的结构,材料和生产工艺等,其把电容等效为以下电路:

image.png   其中:

RP:绝缘电阻(或泄漏电阻);

Rs:ESR;

L:ESL;

RDA:电解质介电吸收现象造成的等效电阻;

CDA:电解质介电吸收现象造成的等效电容;

虽然在去耦应用中,电容的DA效应一般并不重要(但是对于比如采样保持放大器,DA现象带来的寄生影响就可能使电路工作出现错误)。但是第二种对于我们更加详细的了解电容的工艺,材质,结构对其在使用中的影响,不同的使用条件下要关注电容的各项具体的寄生参数并不只有ESR和ESL。

 

电容这个器件是我们最常用的元器件之一,通常不会被大家太重视,但是实际上只有对于基本器件有了深入的了解,才能在工作中更加的得心应手。

 

此帖出自模拟电子论坛

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纯净的硅(中级)

平时天天在和电容打交道,了解电容的基本特性,还真没有这么详细的了解过。

点评

谁说不是呢,可能就是天天都能看见它,所以才误认为对它很了解,其实理解的不足九牛之一毛。  详情 回复 发表于 2022-2-20 18:44

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一粒金砂(中级)

Fred_1977 发表于 2022-2-20 17:28 平时天天在和电容打交道,了解电容的基本特性,还真没有这么详细的了解过。

谁说不是呢,可能就是天天都能看见它,所以才误认为对它很了解,其实理解的不足九牛之一毛。


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