¿Por qué un mundo real de condensadores se comportan como un inductor en las frecuencias por encima de su propia frecuencia de resonancia?

Question

Me he encontrado con algunos gráficos de comparación de la impedancia de un condensador más frecuencia y es comprensible disminuye a medida que aumenta la frecuencia -- hasta un cierto punto. Afterwhich, la impedancia comienza a aumentar, como un inductor.

Exactamente qué está pasando aquí? ¿Por qué los condensadores más grandes tienen un mayor cambio gradual de disminución para el aumento de la impedancia mientras que la pequeña de las tapas tienen un nítido cambio?

Estoy seguro de que esto es algo básico, pero estoy teniendo un tiempo difícil encontrar nada al respecto.

Answer 1

El comportamiento de un realista multi-capa de cerámica del condensador está determinado por su construcción. Está hecho de piezas de cerámica con la realización de las superficies, que están conectados juntos en el colector de electrodos.

Por desgracia, cada conductor tiene un poco de auto-inductancia, la cual comienza a jugar un papel dominante en las frecuencias más altas. Un buen artículo acerca de los modelos equivalentes de MLCC es presentado por Taiyo Yuden de la corporación, como se ilustra a continuación:

Para los de mayor tamaño (más capas) el circuito equivalente crece (ver el artículo), por lo que las características efectivas de cambiar en consecuencia.

Answer 2

¿Por qué los condensadores más grandes (más de capacitancia, en el mismo paquete) tienen un mayor cambio gradual de disminución para el aumento de la impedancia mientras que la pequeña de las tapas tienen un nítido cambio?

La nitidez es el Q de la resonancia. (nítido = P)

L es una función del tamaño, de manera que L es aproximadamente constante para un determinado condensador cuerpo/plomo tamaño.

Así que L es constante, Más C = baja frecuencia de resonancia

Frecuencia más baja significa que el reactancias XL y XC a la resonancia son más bajos.

Q es XL / Rloss. Así que si la pérdida de R fueron constantes, y sabemos que la XL,XC es inferior para mayor C, entonces P es menor para mayor C, y la resonancia es menos nítida.

Es muy probable pérdida de R aumenta con mayores valores de C (diferentes dieléctricos, más delgado metalisation, más delgadas capas = mayor campo = mayor pérdida) por lo que lo hace peor.

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X = reactancia (el rojo y el azul de las líneas de puntos en la gráfica).

Z= impedancia (número complejo) = suma compleja de XC+XL+R

La resonancia que va a suceder cuando XC = XL (es decir. el rojo y el azul las líneas se cruzan)

A la izquierda (de baja frecuencia) la impedancia (Z) se compone de XC (rojo).

En el derecho es de todos XL (azul)

Como las reactancias inductivas y capacitivas tienen signos opuestos, se anulan mutuamente en resonancia XC=-XL para XC+XL=0, y es justo a la izquierda con la Z, siendo la pérdida de Resistencia (el negro de la línea punteada es la pérdida de resistencia de parte)

Así como usted puede ver, en la resonancia de la Z de la curva = pérdida de la curva R

Answer 3

La inductancia es una función de la longitud a la anchura (L/W) de la relación y de alambre tan fino como las pistas de circuito es de aproximadamente 1 nH/mm .

Por bajo de L SMD tapas con mayor SRF (MHz) tienen una L/W ratio <1 en lugar de la típica relación de 2:1

Cuando las tapas de incremento en el valor con una mayor longitud de la ruta por la cascada más y más delgadas capas de dieléctrico entre capas conductoras conectadas por la alternancia de los bordes , el resultado es un menor SRF porque\$\omega =\dfrac{1}{\sqrt{(LC)}}\$, por lo que la frecuencia cae con ambos C y L en aumento.

Lo mismo es cierto para el laminado metalizado vueltas de electrolíticos de capacitancia. Aunque de menor dieléctrico de densidad de partes tales como tapas de película de metal tienden a ser más ideal con la baja de la C y la más baja ESR debido a la gran película de metal y por lo tanto, incluso si L es la misma para un similar L/W conductor de e-cap, el menor valor de C se plantea la SRF, pero significativamente en el comercio de una parte mucho más grande.

Answer 4

Esto solía ser llamado el "doble", pero el término moderno es "Inductancia Parásita" La inductancia parásita viene de los condensadores de la construcción (sus platos y los lleva) el mundo real de la ecuación del condensador fórmula es la impedancia parásita

donde Z es la impedancia de un condensador exhibiendo inductancia parásita (pero no presentan resistencia parasitaria). la estática de la vsg no está incluida aquí, pero se agrega a esta ecuación en el mundo real de análisis debido a que su resistencia es constante en ca y cc. Pero para este hilo, la fórmula será centrando los esfuerzos en los componentes ac que el efecto de la impedancia a frecuencias diferentes.

Te aviso (como el op notado a través de la observación,) que la impedancia del condensador disminuye a medida que llega a su fq (resonar a la frecuencia), se llega a la más baja impedancia a la frecuencia. Ahora, a medida que la frecuencia aumenta pasado este resuenan punto, el condensador de la inductancia parásita de empezar a reaccionar a la frecuencia debido a que el dieléctrico está en una impedancia menor estado de su inductancia parásita. La inductancia parásita de las causas de la impedancia a aumentar debido a su reactancia inductiva en aumento.

Para dar un ejemplo de esto, voy a publicar un ejemplo de este artículo: http://www.capacitorguide.com/parasitic-inductance/

Supongamos una frecuencia angular de 1Mhz (aprox. 6.2·106 rad/s), una capacitancia de 0.1 µF y un típico inductancia parásita de los capacitores cerámicos, aproximadamente 1nH. En la ausencia de cualquier parasitarias efectos, la impedancia de un condensador sería de aproximadamente -j·1.591 Ω. Si parasitarias efectos se considera, la impedancia es ahora -j·1.585 Ω. No es una gran cosa, ya que la impedancia efectiva es sólo el 0,37% menos que cuando un parásito de la inductancia está presente.

Sin embargo, a mayores frecuencias, parasitarias inductancia se convierte en un problema más grande. Vamos ahora a aumentar la frecuencia de 10MHz y repetir el cálculo. La frecuencia angular es ahora aproximadamente 6.2·107 rad/s. En la ausencia de parásitos efectos, la impedancia de 0.1 µF condensador sería de aproximadamente -j·0.1591 Ω. Si introducimos parasitarias impedancia la impedancia es ahora -j· 0.0963 Ω. Los efectivos de la impedancia se reduce en un 40%! A frecuencias más altas, esto se convierte en un problema creciente y en algún punto de la impedancia se convierte en positivo y el condensador en los hechos comienza a actuar como un inductor