旁路电容共振

文章:John Dunn

理想的电容器只存在于教科书中。每个现实世界的电容器都有额外的复杂性,因为它的物理结构。

理想的电容器只存在于教科书中。每个现实世界的电容器都有额外的复杂性,因为它的物理结构。由绝缘层隔开的两块板用引线或金属箔串联起来,我们通过这些引线或金属箔进行实际连接。这两个金属导体引入一个等效串联电感(ESL)和一个等效串联电阻(ESR)。综上所述,物理电容是一个串联的槽电路,具有串联谐振频率和串联谐振的“Q”,该“Q”受串联电阻的影响。

这不仅仅是一个语义问题,电容器将显示一个本质上的电容阻抗为电激励在任何频率低于它的串联谐振,它将显示一个本质上的电感阻抗为电激励在任何频率高于它的串联谐振。

宽带轨道电压旁路具有传统智慧,这表示您应该使用不同尺寸电容器的并行组合。通常的阵容是铝或钽电解电容的大值,呼叫C1,与大值陶瓷电容并联,与小值陶瓷电容并联呼叫C2,并联呼叫C3,与a circuit board’s artwork capacitance, call that C4, in parallel with heaven only knows what else such as harness capacitance and/or semiconductor device capacitance, call that C5.

始终记住,这五个不是一个真正只是一个电容器。每个都是电容器串联的串联组合,与电阻串联串联。它们包括在一起,包括一个RLC电路,它将在串联谐振频率或SRF下表现出串联共振,其中SRF = 1 /(2 * PI * SQRT(L * C))。对于如上所述并行连接的五个电容器的组合,将存在五个串联谐振频率,并且还将有四个并联谐振频率,其可以如下速写。


图1
五个并联电容器的九个谐振频率

4个较小的电容器C2到C5在4个频率上形成并联谐振,这4个频率略低于它们自己的串联谐振频率。然而C1没有显示任何并联谐振,因为该电容器没有电感,无法产生并联谐振效应。

使用Spice和一些说明性数字,我们可以更深入地进入以下问题。


图2
平行绕过香料,五个电容器

此处所示的阻抗测量技术在“在香料中制造阻抗测量。“

对于五种电容,将有五个系列的自谐振频率,称为SRF1,SRF2,SRF3,SRF4和SRF5。五种电容中的每一个都将在自己的SRF下产生阻抗,,不可避免地,还有四个平行频率PRF2,PRF3,PRF4和PRF5的整体阻抗的共振峰。

PRF2产生于C2至C5组的电容阻抗与C1的感应阻抗。同样,PRF3来自C3 - C5组与C1 - C2组,PRF4来自C4 - C5组与C1 - C3组,最后,PRF5来自C5组与C1 - C4组。

对于只有一个示例,四个阻抗峰值将是多么深,其中四个阻抗峰值将受到电阻值的影响。但请注意,并行谐振频率本身不能完全消除。并行共振将始终存在,并且您必须占此占据。


图3.
ESR阻抗曲线改变

笔记:这个问题首先在一个项目中引起了我的注意,其中一些并联轨道旁路电容器的并联谐振频率为16 MHz,用于在16 MHz时计时自身。结果发生了什么,也许是最适合想象力。

约翰邓恩他是一名电子顾问,毕业于布鲁克林理工学院(BSEE)和纽约大学(MSEE)。

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