Sono interessato a stimare la frequenza di taglio di un condensatore in un semplice circuito RC. Poiché il condensatore e la resistenza sono in serie, posso semplicemente aggiungere il valore ESR al valore della resistenza?
Ad esempio, se l'ESR è 0,5 Ω e il mio carico è 1 kΩ, allora il valore R nel mio calcolo è 1000,5 Ω?
L'ESR è trascurabile in questo caso? O c'è un addendum "In realtà, nella pratica reale ..."?
Risposte:
Se stai cercando di creare un filtro RC, allora la tua R deliberata dovrebbe essere molto più grande dell'ESR (resistenza in serie equivalente) del condensatore altrimenti colpirai altri effetti che rovineranno comunque il tuo circuito. Sì, in teoria aggiungi l'ESR alla tua resistenza esterna come nel tuo esempio. Ma se questo conta davvero, allora sei troppo vicino al limite. Il tuo esempio è positivo in quanto mostra che l'ESR è molto al di sotto del livello di rumore. Hai molte più inclinazioni in altre aree rispetto a quelle rappresentate da 1/2 Ohm aggiunto a 1 kΩ esterno.
Dai un'occhiata a qualsiasi buona scheda tecnica del condensatore e vedrai che ogni condensatore funziona correttamente solo fino a un certo limite di frequenza. Per le ceramiche a montaggio superficiale piccolo, questo è di solito a poche 100 MHz. Spesso questo viene mostrato come grafici di impedenza, in cui la grandezza dell'impedenza del condensatore viene mostrata in funzione della frequenza. Per il condensatore ideale, questo sarebbe inversamente proporzionale alla frequenza per sempre. Per i condensatori reali, esiste un limite di impedenza bassa, quindi l'impedenza ricomincia a salire all'aumentare della frequenza.
Ci sono tutti i tipi di effetti presi in considerazione nel grafico dell'impedenza. Questi includono particolari del dielettrico, inevitabile induttanza parassitaria, e probabilmente solo in senso limitato ESR. Ricorda l'equivalente in ESR. La maggior parte non è una vera resistenza in serie dovuta alla costruzione del cappuccio, ma un modo semplificato per presentare una serie di altri effetti, in particolare i dettagli che avvengono nel dielettrico.
In breve, qualcosa di semplice come un singolo numero ESR non regge più quando ci si avvicina alla frequenza minima di impedenza e oltre, o alla frequenza di auto-risonanza. Se rimani abbastanza lontano da quelli, allora ESR sarà un rumore per un filtro RC. Viceversa, se scopri che un po 'di ESR farebbe davvero una differenza significativa, allora è un indizio solido che stai eseguendo il tappo in un regime in cui non è più solo un condensatore. Ricorda che anche i tappi buoni sono ± 10%, quindi un ESR che è l'1% della resistenza esterna deliberata non avrebbe avuto importanza, altrimenti hai comunque un problema di tolleranza nel tuo circuito.
Esistono due luoghi comuni in cui ESR è importante, nessuno dei quali ha molto a che fare con i filtri RC. Il primo consiste nell'effettuare la stabilità di un regolatore lineare quando il tappo ha raggiunto la sua uscita. I vecchi LDO sono stati progettati supponendo che ci sarebbe un tappo elettrolitico o forse al tantalio sull'uscita. Su questi si può contare per avere un ESR finito. Questo ESR è stato considerato nel compensare il circuito di controllo nel regolatore. Senza di essa, alcuni regolatori diventano instabili. LDO più moderni sono progettati assumendo tappi in ceramica sull'uscita, che hanno un ESR molto basso. Questi regolatori sono progettati specificamente per funzionare con una capacità di uscita fino a 0 ESR. Questo è l'unico tipo che puoi tranquillamente mettere un tappo di ceramica sull'uscita, dal momento che generalmente non puoi contare su di essi con un ESR minimo garantito. I fogli dati in genere garantiscono solo il massimo ESR,
Il secondo posto è quando si scarica improvvisamente grandi impulsi di corrente su un cappuccio, come accade in molti alimentatori a commutazione. I tempi attuali dell'ESR rappresentano un aumento apparente momentaneo della tensione di protezione, che spesso deve essere attentamente considerato.