Я заинтересован в оценке частоты среза конденсатора в простой схеме RC. Поскольку конденсатор и резистор соединены последовательно, могу ли я просто добавить значение ESR к значению резистора?
Например, если ESR составляет 0,5 Ом, а моя нагрузка составляет 1 кОм, то является ли значение R в моих расчетах 1000,5 Ом?
Является ли ЭПР незначительным в этом случае? Или есть дополнение "На самом деле, на практике ..."?
Ответы:
Если вы пытаетесь создать RC-фильтр, то ваш преднамеренный R должен быть намного больше, чем ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) конденсатора, иначе вы столкнетесь с другими эффектами, которые в любом случае испортят вашу схему. Да, теоретически вы добавляете ESR к вашему внешнему сопротивлению, как в вашем примере. Но если это действительно имеет значение, то вы слишком близки к пределу. Ваш пример хорош тем, что показывает, что ESR значительно ниже уровня шума. У вас намного больше спада в других областях, чем представлено 1/2 Ом, добавленного к внешнему 1 кОм.
Посмотрите на любую хорошую таблицу характеристик конденсаторов, и вы увидите, что каждый конденсатор работает правильно только до некоторого предела частоты. Для керамики с поверхностным монтажом обычно она составляет несколько 100 МГц. Часто это будет показано в виде графиков полного сопротивления, где величина полного сопротивления конденсатора показана как функция частоты. Для идеального конденсатора это будет обратно пропорционально частоте навсегда. Для реальных конденсаторов существует низкий предел импеданса, затем импеданс снова начинает расти с увеличением частоты.
На графике импеданса учитываются всевозможные эффекты. К ним относятся особенности диэлектрика, неизбежная паразитная индуктивность и, вероятно, только в ограниченном смысле СОЭ. Помните «эквивалент» в ESR. Большая часть этого - не реальное последовательное сопротивление из-за конструкции крышки, а упрощенный способ представления множества других эффектов, в частности деталей, которые происходят в диэлектрике.
Короче говоря, что-то простое, например, одно число ESR, больше не сохраняется, когда вы приближаетесь к минимальной частоте полного сопротивления и выше или к частоте саморезонанса. Если вы держитесь достаточно далеко от них, то ESR будет помехой для RC-фильтра. И наоборот, если вы обнаружите, что небольшая часть ESR будет действительно иметь существенное значение, то это надежная подсказка, что вы используете пробку в режиме, когда это больше не просто конденсатор. Помните, что даже хорошие предельные значения составляют ± 10%, поэтому ESR, составляющий 1% от преднамеренного внешнего сопротивления, лучше не имеет значения, иначе у вас все равно есть проблема допуска в цепи.
Есть два общих места, где ESR имеет значение, ни одно из которых не имеет ничего общего с RC-фильтрами. Во-первых, необходимо обеспечить стабильность линейного регулятора, когда колпачок находится на выходе. Старые LDO были спроектированы исходя из предположения, что на выходе будет электролитическая или танталовая крышка. На них можно рассчитывать, чтобы иметь некоторое конечное СОЭ. Эта СОЭ учитывалась при компенсировании контура управления в регуляторе. Без этого некоторые регуляторы становятся нестабильными. Более современные LDO разработаны с учетом керамических колпачков на выходе, которые имеют очень низкое СОЭ. Эти регуляторы специально предназначены для работы с выходной емкостью до 0 ESR. Это единственный тип, который вы можете смело ставить на выходе керамический колпачок, поскольку вы не можете рассчитывать на то, что он имеет минимально гарантированную ESR. Таблицы обычно гарантируют только максимальную СОЭ,
Второе место - внезапный сброс больших импульсов тока на крышку, как это происходит во многих импульсных источниках питания. Текущее время ESR представляет собой кратковременное явное повышение напряжения на крышке, которое часто необходимо тщательно учитывать.