- 旁路電容的產(chǎn)生與等效計(jì)算
下面的小節(jié)將詳細(xì)討論這些缺陷。
1、電容的等效串聯(lián)電阻和引腳電感
等效串聯(lián)電阻像一個(gè)電阻一樣，與電容串聯(lián)。引腳電感像一電感線圈一樣，與同一個(gè)電容串聯(lián)。它們共同發(fā)揮作用，降低了電容作為一個(gè)旁路元件的效果。
作為頻率的一個(gè)函數(shù)，電容的完整阻抗方程是：
C=電容，F(xiàn)
L=引腳電感，H
X（F）=在頻率F（HZ）時(shí)的阻抗大小，Ω
上式計(jì)算了圖8.9中電容C2和電容陣列C3的曲線。圖8.9中假設(shè)C2和C3電容陣列的每個(gè)元件的ESR都為0.1歐，總的電路板面積為10IN的2次方，電源的和地之間有0.01IN厚的FR-4電介質(zhì)。
生產(chǎn)商的數(shù)據(jù)手冊(cè)上并不總是有ESR參數(shù)，但它是非常重要的。不要相鄰銷售人員告訴你的指標(biāo)，要拿到書(shū)面形式的說(shuō)明。
要測(cè)量ESR，可以使用圖6.14所示的測(cè)量裝置，與測(cè)量一個(gè)端接電阻的電感方法相同。
[page]圖8.11的典型畫(huà)出了一個(gè)實(shí)際的0.1UF旁路電容的階躍響應(yīng)。響應(yīng)分別采用10NS/刻度和2NS/刻度繪出。兩個(gè)曲線圖分別把測(cè)試夾具的開(kāi)路響應(yīng)和被測(cè)電容的響應(yīng)疊加在一起。
1、起初的2NS是一個(gè)短的尖峰。產(chǎn)生這個(gè)尖峰是由于引腳電感的作用。我們可以用尖峰下的面積來(lái)估算引腳電感。
其中：RS=測(cè)試夾具的源端阻抗，Ω
A=尖峰下的面積V-S
△V=測(cè)試夾具的開(kāi)路階躍電壓，V
L=引腳電感，H
2、緊接在尖峰之后的波形相對(duì)平坦，偏移在零以上。這種形態(tài)是由電容的ESR引起的，在這個(gè)時(shí)刻，電容還沒(méi)有開(kāi)放充電。在這個(gè)時(shí)刻，電容的一個(gè)好模型是只有ESR直接連接到地。由測(cè)試夾具的源端阻抗插進(jìn)電容的ESR形成的電阻分壓器，所產(chǎn)生的電壓近似與ESR成正比。
其中：RS=測(cè)試夾具的源端電阻，Ω
X=尖峰后測(cè)量的階躍電壓，V
△V=測(cè)試夾具的開(kāi)路階躍電壓，V
在階躍保持之后，慢慢地傾斜增加。這是由于電容慢慢地充電的效果。充電速率DV/DT等于充電電流除以電容。充電電流約等于測(cè)試電路的開(kāi)路電壓除以源端阻抗。
其中：R=測(cè)試夾具的源端電阻，Ω
X=尖峰后測(cè)量的階躍電壓，V
△V=測(cè)試夾具的開(kāi)路階躍電壓，V
DV/DT=斜坡的充電速率，V/S
C=電容，F(xiàn)
當(dāng)查看尖峰時(shí)候，記住引腳電感和ESR都是在該時(shí)刻起作用的。如果首先計(jì)算ESR，然后當(dāng)測(cè)量尖峰下面積時(shí)即可減去它的影響。圖8.11中的2NS/刻度上顯示的三條線分別是測(cè)試夾具開(kāi)路波形、直接測(cè)量響應(yīng)波形、直接測(cè)量響應(yīng)的副本按比例減去開(kāi)路波形的副本。這種減法解決了ESR的影響。這里的減法和面積測(cè)量是使用TEKTRONX11403數(shù)字示波器的功能進(jìn)行的。
