ESR、滤波-去耦-旁路电容、ESL

ESR、滤波-去耦-旁路电容 ESR是“等效串连电阻”。理论上，电容自身不会产生任何能量损失，但实际上因制造电容的材料有电阻，电容的绝缘介质有损耗，这个损耗在外部，表现为就像一个电阻跟电容串连在一起，所以就起了个名字叫做“等效串连电阻”。我们认为电容上面电压不能突变，当突然对电容施加一个电流，电容因为自身充电，电压会从 0开始上升。但是有了 ESR,电阻自身会产生一个压降，这就导致了电容器两端的电压会产生突变。无疑的，这会降低电容的滤波效果，所以很多高质量的电源都使用低 ESR的电容器。在振荡电路等场合，ESR也会引起电路在功能上发生变化，引起电路失效甚至的电容，往往比高 ESR的有更好的表现。比如在稳压电路中，有一定 ESR的电容，在负载发生瞬变的时候，会立即产生波动而引发反馈电路动作，这个快速的响应，以牺牲一定的瞬态性能为代价，获取了后续的快速调整能力，尤其是功率管的响应速度比较慢，并且电容器的体积/容量受到严格限制的时候。这种情况见于一些使用 mos管做调整管的三端稳压或者相似的电路中。这时候，太低的 ESR反而会降低整体性能。 ESR是等效“串连”电阻，意味着将两个电容串连，会增大这个数值，而并联则会减少之。实际上，需要更低 ESR的场合更多，而低 ESR的大容量电容价格相对昂贵，所以很多开关电源采取的并联的策略，用多个 ESR相对高的铝电解并联，形成一个低 ESR的大容量电容。牺牲一定的 PCB空间，换来器件成本的减少，很多时候都是划算的。和 ESR类似的另外一个概念是 ESL,也就是等效串联电感。早期的卷制电容经常有很高的 ESL,而且容量越大的电容，ESL一般也越大。ESL经常会成为 ESR的一部分，并且 ESL也会引发一些电路故障，比如串连谐振等。但是相对容量来说，ESL的比例太小，出现问题的几率很小，再加上电容制作工艺的进步，现在已经逐渐忽略 ESL,而把 ESR作为除容量之外的主要参考因素了。由 ESR引发的电路故障通常很难检测，而且 ESR的影响也很容易在设计过程中被忽视。简单的做法是，在仿真的时候，如果无法选择电容的具体参数，可以尝试在电容上人为串连一个小电阻来模拟 ESR的影响，通常的，钽电容的 ESR通常都在 100毫欧以下，而铝电解电容则高于这个数值，有些种类电容的 ESR甚至会高达数欧姆。ESR值与纹波电压的关系可以用公式 V=R(ESR)×I表示。这个公式中的 V就表示纹波电压，而 R表示电容的 ESR,I表示电流。可以看到，当电流增大的时候，即使在 ESR保持不变的情况下，纹波电压也

会成倍提高。 1.滤波电容用在电源整流电路中，用来滤除交流成分。使输出的直流更平滑。 2.去耦电容用在放大电路中不需要交流的地方，用来消除自激，使放大器稳定工作。 3.旁路电容用在有电阻连接时，接在电阻两端使交流信号顺利通过。去耦电容主要是去除高频如 RF信号的干扰，干扰的进入方式是通过电磁辐射。而实际上，芯片附近的电容还有蓄能的作用，这是第二位的。从微观来看，高频器件在工作的时候，其电流是不连续的，而且频率很高，而器件 VCC到总电源有一段距离，即便距离不长，在频率很高的情况下，阻抗 Z=i*wL+R,线路的电感影响也会非常大，会导致器件在需要电流的时候，不能被及时供给。而去耦电容可以弥补此不足。这也是为什么很多电路板在高频器件 VCC管脚处放置小电容的原因之一。(在 vcc引脚上通常并联一个去藕电容，这样交流分量就从这个电容接地。)有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。去

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