Estou interessado em estimar a frequência de corte de um capacitor em um circuito RC simples. Como o capacitor e o resistor estão em série, posso simplesmente adicionar o valor ESR ao valor do resistor?
Por exemplo, se o ESR é 0,5Ω e minha carga é 1kΩ, então o valor R no meu cálculo é 1000,5Ω?
O ESR é insignificante neste caso? Ou existe um adendo "Na verdade, na prática real ..."?
Respostas:
Se você está tentando criar um filtro RC, seu R deliberado deve ser muito maior que o ESR (resistência equivalente em série) do capacitor; caso contrário, você atingirá outros efeitos que atrapalharão seu circuito de qualquer maneira. Sim, em teoria, você adiciona o ESR à sua resistência externa, como no seu exemplo. Mas se isso realmente importa, você está muito perto do limite. Seu exemplo é bom, pois mostra que a ESR está bem abaixo do nível de ruído. Você tem muito mais despejo em outras áreas além do representado por 1/2 Ohm adicionado ao externo 1 kΩ.
Dê uma olhada em qualquer folha de dados de bom capacitor e você verá que todo capacitor funciona apenas corretamente até algum limite de frequência. Para pequenas cerâmicas de montagem em superfície, isso geralmente ocorre em alguns 100 MHz. Freqüentemente, isso será mostrado como gráficos de impedância, onde a magnitude da impedância do capacitor é mostrada em função da frequência. Para o capacitor ideal, isso seria inversamente proporcional à frequência para sempre. Para capacitores reais, há um limite baixo de impedância, e a impedância começa a aumentar novamente à medida que a frequência aumenta.
Existem todos os tipos de efeitos incluídos no gráfico de impedância. Isso inclui detalhes da indutância parasitária dielétrica inevitável e provavelmente apenas em um sentido limitado da VHS. Lembre-se do "equivalente" em ESR. A maior parte não é uma resistência em série real devido à construção do boné, mas uma maneira simplificada de apresentar uma série de outros efeitos, particularmente detalhes que ocorrem no dielétrico.
Em resumo, algo tão simples quanto um único número de ESR não se sustenta mais quando você se aproxima da frequência mínima de impedância e além, ou a frequência de auto-ressonância. Se você ficar longe o suficiente deles, o ESR fará barulho para um filtro RC. Por outro lado, se você achar que o pouco de ESR realmente faria uma diferença significativa, é uma pista sólida de que você está executando o limite em um regime em que não é mais apenas um capacitor. Lembre-se de que mesmo os limites máximos são de ± 10%; portanto, uma VHS que representa 1% da resistência externa deliberada não é importante, caso contrário, você tem um problema de tolerância em seu circuito.
Existem dois locais comuns em que a ESR importa, nenhum dos quais tem muito a ver com filtros RC. O primeiro é efetivar a estabilidade de um regulador linear quando a tampa está do outro lado da saída. LDOs antigos foram projetados assumindo que haveria uma tampa eletrolítica ou talvez tântalo na saída. Pode-se contar com isso para ter um ESR finito. Essa VHS foi considerada na compensação do circuito de controle no regulador. Sem ele, alguns reguladores se tornam instáveis. LDOs mais modernos são projetados assumindo tampas de cerâmica na saída, com ESR muito baixo. Esses reguladores são projetados especificamente para trabalhar com uma capacitância de saída de até 0 ESR. Esse é o único tipo em que você pode colocar com segurança uma tampa de cerâmica na saída, pois geralmente não é possível contar com uma ESR mínima garantida. As folhas de dados geralmente garantem apenas a ESR máxima,
O segundo lugar é quando repentinamente despejar grandes pulsos de corrente em uma tampa, como acontece em muitas fontes de alimentação comutadas. Os tempos atuais em que a ESR representa um aumento aparente momentâneo na tensão da tampa, que geralmente deve ser cuidadosamente considerada.