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高速PCB设计电容的应用连载系列(三)
www.i-tech.com.cn  2004-7-5  上海泰齐科技网
    作者:钱恩学 上海泰齐科技有限公司工程师 http://www.i-tech.com.cn

    引言:上周(2004-6-28)我们详细的探讨了电容的详细的等效模型及模型中各个参数所代表的意义,相信大家现在对电容有了一个全新的认识。本周我们将分析实际应用中要经常用到的电容的简化等效模型,和他阻抗曲线的由来和意义。

第三部分:电容的简化模型和阻抗曲线

     为了分析方便,在实际的分析应该中经常使用由串联等效电阻ESR、串联等效电感ESL、电容组成的RLC模型。因为对电容的高频特性影响最大的则是ESR和ESL,我们通常采用下图中简化的实际模型进行分析:



    上面组成的RLC模型的阻抗如果用数学公式可以表示如下:

    Z=Rs+jωLs-j/ωC=Rs+j(ωLs-1/ωC) (式中ω=2πf)

    那么它的模的表达式如下:



    上式就是电容的容抗随频率变化的表达式,如果2πfLs=1/2πfC,那么|Z|min=Rs,此时:



    画出电容的容抗的曲线的图如下:



    从上图,我们很清楚的看出:电容在整个频段,并非都是表现为电容的特性,而是在低频的情况(谐振频率以下),表现为电容性的器件,而当频率增加(超过谐振频率)的时候,它渐渐的表现为电感性的器件。也就是说它的阻抗随着频率的增加先减小后增大,等效阻抗的最小值发生在串联谐振频率时,这时候,电容的容抗和感抗正好抵消,表现为阻抗大小恰好等于寄生串联电阻ESR。

    了解了上面的曲线,应该就不难理解在实际的应该中,我们的选择电容标准是:

    1、尽可能低的ESR电容。

    2、尽可能高的电容的谐振频率值。

    这周我们谈了电容的详细的简化模型,希望对大家的分析电容的问题会带来帮助,这个专题在这里就占时告一个段落了。电容应该更深入的应用,比如:电容的分布参数对阻抗的具体的、综合的影响、电路设计中如果选择适量的电容避免电容过设计和欠设计等专题我们将会在培训教材中给出。

    2004-7-4晚

原作者:钱恩学

来 源:上海泰齐科技

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