電容頻率特性及電容器串聯(lián)

當(dāng)頻率很高時，電容不再被當(dāng)做集總參數(shù)看待，寄生參數(shù)的影響不可忽略。寄生參數(shù)包括Rs，等效串聯(lián)電阻（ESR）和Ls等效串聯(lián)電感（ESL）。

電容器實際等效電路如圖1所示，其中C為靜電容，1Rp為泄漏電阻，也稱為絕緣電阻，值越大（通常在GΩ級以上），漏電越小，性能也就越可靠。因為Pp通常很大（GΩ級以上），所以在實際應(yīng)用中可以忽略，Cda和Rda分別為介質(zhì)吸收電容和介質(zhì)吸收電阻。介質(zhì)吸收是一種有滯后性質(zhì)的內(nèi)部電荷分布，它使快速放電后處于開路狀態(tài)的電容器恢復(fù)一部分電荷。

ESR和ESL對電容的高頻特性影響最大，所以常用如圖1（b）所示的串聯(lián)RLC簡化模型，可以計算出諧振頻率和等效阻抗：

▲圖1 去耦電容模型圖

電容器串聯(lián)RLC模型的頻域阻抗圖如下圖2所示，電容器在諧振頻率以下表現(xiàn)為容性；在諧振頻率以上時表現(xiàn)為感性，此時的電容器的去耦作用逐漸減弱。同時還發(fā)現(xiàn)，電容器的等效阻抗隨著頻率的增大先減小后增大，等效阻抗最小值為發(fā)生在串聯(lián)諧振頻率處的ESR。

▲圖2 電容器串聯(lián)RLC模型的頻域阻抗圖

由諧振頻率式（4－8）可得出，容值大小和ESL值的變化都會影響電容器的諧振頻率，如圖3所示。由于電容在諧振點的阻抗最低，所以設(shè)計時盡量選用fR和實際工作頻率相近的電容。在工作頻率變化范圍很大的環(huán)境中，可以同時考慮一些fR較小的大電容與fR較大的小電容混合使用。

▲圖3 容值和ESL的變化對電容器頻率特性的影響