ESR、ESL如何影响电容？

ESR→等效串联电阻，

在要求极其苛刻情况下会把两个电容并联以减小ESR。

ESL→等效串联电感。

ESL主要影响的是电容的高频特性. 当信号的频率高到一定程度, 这个L的阻抗会变得不可忽略, 当频率继续升高, Z_{L} 会逐渐的变大, 因此电容就开始逐渐的开始看起来像一个电感。

ESR,ESL是电容的两大特性。

众所周知, 电容, 两边加上电压, 就能开始充电储存电荷. 理想状态下, 就是一个C:

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ESR(Equivalent Series Resistance)

如果你去看电容的datasheet(比如去Murata的关网随便找一个), 每个非理想电容都会有一个叫ESR的指标. 顾名思义, 电容本身会有一个等效串联电阻, 那么电容的等效电路就变成了:

这个电阻通常是在100mΩ ~ 1000mΩ不等, 具体数值大小根据电容种类和电容值大小来定, 通常情况下, 你希望这个电阻越小越好。

在要求极其苛刻情况下还会把两个电容并联以减小ESR. 比如 LDO 的output capacitor, 如果这个ESR过大或者过小, 很有可能会引起LDO的stability问题.

另一方面, 当电容被用做电源的decoupling cap时, 你希望的是这个R越小越好. 当电容被用做的decoupling cap时, 其作用是为了提供高频的电流供给. 假如你的芯片电源会有一个非常短暂的100mA的peak current, 而且这个电流几乎是你的decoupling cap来提供的, 如果你的电容ESR有1Ω,想象一下100mA的电流流过这个电阻, 到达另一端的时候, 已然有了100mV的压降了.

通常情况下, 你希望这个电阻越小越好. 例如LDO的输出电容, ESR的大小会影响到LDO的稳定性。

ESL(Equivalent Series Inductance)

很多情况下这是一个往往被人忽略的一个指标, 你经常会看到ESR的spec, 很多电容的datasheet往往都没有ESL这个spec在里面. 但是随着信号频率的越来越高, ESL是完全不能被忽视的. 既然如此, 电容的等效电路又要变成这样:

ESL主要影响的是电容的高频特性. 通常这个ESL是很小的, 即便如此, 当信号的频率高到一定程度, 这个L的阻抗会变得不可忽略, 当频率继续升高, Z_{L} 会逐渐的变大, 因此电容就开始逐渐的开始看起来像一个电感. 同样的情况, decoupling cap其中一个重要的作用是用来提供瞬时的大电流的, 而这里的L会尝试阻止电流的瞬时变化, 因而如果ESL太大, 会使得decoupling cap的作用大大降低, 尤其是在高频的情况下.

上图来自:

通常情况下, 当你打开一个电容的datasheet, 你会找到如上图所示的一个电容阻抗 v.s. 频率的一个图表. 这张图清楚的表示了ESR和ESL是如何改变理想电容的阻抗v.s. 频率的曲线的.