Je souhaite estimer la fréquence de coupure d'un condensateur dans un simple circuit RC. Étant donné que le condensateur et la résistance sont en série, puis-je simplement ajouter la valeur ESR à la valeur de la résistance?
Par exemple, si l'ESR est de 0,5Ω et ma charge est de 1kΩ, alors la valeur R dans mon calcul est-elle de 1000,5Ω?
L'ESR est-il négligeable dans ce cas? Ou existe-t-il un addendum "En fait, dans la pratique ..."?
Réponses:
Si vous essayez de créer un filtre RC, alors votre R délibéré devrait être beaucoup plus grand que l'ESR (résistance série équivalente) du condensateur, sinon vous frapperez d'autres effets qui perturberont votre circuit de toute façon. Oui, en théorie, vous ajoutez l'ESR à votre résistance externe comme dans votre exemple. Mais si cela compte vraiment, alors vous êtes trop près de la limite. Votre exemple est bon en ce qu'il montre que l'ESR est bien en dessous du niveau de bruit. Vous avez beaucoup plus de pente dans d'autres domaines que ce que représente le 1/2 Ohm ajouté au 1 kΩ externe.
Jetez un œil à toute bonne fiche technique de condensateur et vous verrez que chaque condensateur ne fonctionne correctement que jusqu'à une certaine limite de fréquence. Pour les petites céramiques montées en surface, cela est généralement à quelques 100 MHz. Souvent, cela sera affiché sous forme de graphiques d'impédance, où l'amplitude de l'impédance du condensateur est indiquée en fonction de la fréquence. Pour le condensateur idéal, ce serait inversement proportionnel à la fréquence pour toujours. Pour les condensateurs réels, il y a une limite d'impédance faible, puis l'impédance recommence à augmenter à mesure que la fréquence augmente.
Il existe toutes sortes d'effets pris en compte dans le graphique d'impédance. Il s'agit notamment des détails de l'inductance parasite diélectrique, inévitable, et probablement seulement dans un sens limité ESR. N'oubliez pas «l'équivalent» dans ESR. La majeure partie n'est pas une véritable résistance en série en raison de la construction du capuchon, mais une manière simplifiée de présenter une foule d'autres effets, en particulier les détails qui se produisent dans le diélectrique.
En bref, quelque chose d'aussi simple qu'un seul numéro ESR ne tient plus lorsque vous vous approchez de la fréquence d'impédance minimale et au-delà, ou de la fréquence d'auto-résonance. Si vous restez assez loin de ceux-ci, l'ESR fera du bruit sur un filtre RC. Inversement, si vous trouvez que le petit peu d'ESR ferait réellement une différence significative, alors c'est un indice solide que vous utilisez le capuchon dans un régime où ce n'est plus vraiment un condensateur. Rappelez-vous que même les bons plafonds sont de ± 10%, donc un ESR qui représente 1% de la résistance externe délibérée vaut mieux, peu importe, sinon vous avez un problème de tolérance dans votre circuit de toute façon.
Il y a deux endroits communs où l'ESR est important, aucun d'eux n'ayant beaucoup à voir avec les filtres RC. La première consiste à effectuer la stabilité d'un régulateur linéaire lorsque le capuchon est sur sa sortie. Les anciens LDO ont été conçus en supposant qu'il y aurait un bouchon électrolytique ou peut-être en tantale sur la sortie. On peut compter sur ceux-ci pour avoir un ESR fini. Cette ESR a été prise en compte pour compenser la boucle de régulation dans le régulateur. Sans cela, certains régulateurs deviennent instables. Des LDO plus modernes sont conçus en supposant des bouchons en céramique sur la sortie, qui ont un ESR très faible. Ces régulateurs sont spécifiquement conçus pour fonctionner avec une capacité de sortie jusqu'à 0 ESR. C'est le seul type que vous pouvez mettre en toute sécurité un capuchon en céramique sur la sortie, car vous ne pouvez généralement pas compter sur eux ayant un ESR minimum garanti. Les fiches techniques ne garantissent généralement que l'ESR maximum,
La deuxième place consiste à déverser soudainement de grandes impulsions de courant sur un capuchon, comme cela se produit dans de nombreuses alimentations à découpage. Les temps actuels de l'ESR représentent une augmentation apparente momentanée de la tension de capuchon, qui doit souvent être soigneusement considérée.