Analyse de l'impédance des condensateurs et des caractéristiques de fréquence ESR

1. Introduction
Les caractéristiques de fréquence de l'impédance d'un condensateur (| z |) et de la résistance des séries équivalentes (ESR) sont essentielles pour évaluer ses performances dans la conception du circuit, en particulier dans la suppression du bruit et la stabilisation de la tension. Cet article explique systématiquement ces caractéristiques en comparant les condensateurs idéaux et réels, pris en charge par des formules et des graphiques.

2. Comportement idéal du condensateur
L'impédance d'un condensateur idéal est purement capacitive:

où ω est la fréquence angulaire et la capacité cis. Comme le montre la figure 1, ∣z∣decrets inversement avec la fréquence (figure 2), et l'ESR est nul (pas de pertes).

3. Comportement du condensateur réel
Les condensateurs réels présentent des effets parasites (figure 3):

ESR: Causée par la perte diélectrique et la résistance aux électrodes.
ESL: Inductance parasite à partir d'électrodes ou de pistes.
Leur réponse en fréquence suit une courbe en V (figure 4):

Plage basse fréquence (région capacitive) : ∣z∣ = 1 / ωc, ESR dominé par une perte diélectrique.
Point de résonance : ∣z∣reaches minimum (∣z∣ = esr), définissant la fréquence d'auto-résonance.
Gamme haute fréquence (région inductive) : ∣z∣ = ωl, esr affecté par l'effet de la peau.

4. Comparaison des types de condensateurs
Pour 10 μF condensateurs (figure 5):

Electrolytique en aluminium: ESR élevé à des fréquences élevées (en raison de la résistivité des électrolytes).
Céramique multicouche: Excellentes performances à haute fréquence avec faible ESR.
Condensateurs de films: ESL faible, idéal pour les applications à haute fréquence.

5. Conclusion
Dans les circuits à haute fréquence, l'ESR et l'ESL doivent être soigneusement pris en considération. Les concepteurs doivent sélectionner des condensateurs en fonction des exigences en fréquence, telles que la céramique multicouche pour le découplage et l'électrolyte en aluminium pour le filtrage à basse fréquence.