等效串联电阻

1、ESR、滤波-去耦-旁路电容、上-下拉电阻、ESL、肖特基二极管ESR是 等效串连电阻”。理论上，电容白身不会产生任何能量损失， 但实际上因制造电容的材料有电阻， 电容的绝缘介质有损耗，这个损 耗在外部，表现为就像一个电阻跟电容串连在一起， 所以就起了个名 字叫做 等效串连电阻”。我们认为电容上面电压不能突变，当突然对 电容施加一个电流，电容因为白身充电，电压会从0开始上升。但是 有了 ESR,电阻白身会产生一个压降，这就导致了电容器两端的电 压会产生突变。无疑的，这会降低电容的滤波效果，所以很多高质量 的电源都使用低ESR的电容器。在振荡电路等场合，ESR也会引起 电路在功能上发生变化，引起

2、电路失效甚至损坏等严重后果。所以在 多数场合，低ESR的电容，往往比高ESR的有更好的表现。比如在 稳压电路中，有一定ESR的电容，在负载发生瞬变的时候，会立即 产生波动而引发反馈电路动作，这个快速的响应，以牺牲一定的瞬态 性能为代价，获取了后续的快速调整能力，尤其是功率管的响应速度 比较慢，并且电容器的体积/容量受到严格限制的时候。这种情况见 于一些使用mos管做调整管的三端稳压或者相似的电路中。 这时候， 太低的ESR反而会降低整体性能。ESR是等效 串连”电阻，意味着 将两个电容串连，会增大这个数值，而并联则会减少之。实际上，需要更低ESR的场合更多，而低ESR的大容量电容价格相对昂贵，

3、 所以很多开关电源采取的并联的策略，用多个 ESR相对高的铝电解 并联，形成一个低ESR的大容量电容。牺牲一定的PCB空间，换来器件成本的减少，很多时候都是划算的。和 ESR类似的另外一个概 念是ESL ,也就是等效串联电感。早期的卷制电容经常有很高的ESL , 而且容量越大的电容，ESL一般也越大。ESL经常会成为ESR的一 部分，并且ESL也会引发一些电路故障，比如串连谐振等。但是相 对容量来说，ESL的比例太小，出现问题的几率很小，再加上电容制 作工艺的进步，现在已经逐渐忽略 ESL,而把ESR作为除容量之外 的主要参考因素了。 由ESR引发的电路故障通常很难检测，而且 ESR的影响也很

4、容易在设计过程中被忽视。简单的做法是，在仿真 的时候，如果无法选择电容的具体参数，可以尝试在电容上人为串连 一个小电阻来模拟ESR的影响，通常的，锂电容的 ESR通常都在 100毫欧以下，而铝电解电容则高于这个数值，有些种类电容的ESR 甚至会高达数欧姆。 ESR值与纹波电压的关系可以用公式V=R(ESR) X表示。这个公式中的V就表示纹波电压，而 R表示电容 的ESR , I表示电流。可以看到，当电流增大的时候，即使在ESR保持不变的情况下，纹波电压也会成倍提高。滤波电容用在电源整流电路中，用来滤除交流成分。使输出的直 流更平滑。去耦电容用在放大电路中不需要交流的地方， 用来消除白 激，使放

5、大器稳定工作。旁路电容用在有电阻连接时，接在电阻两端使交流信号顺利通过。去耦电容主要是去除高频如RF信号的干扰，干扰的进入方式是 通过电磁辐射。而实际上，芯片附近的电容还有蓄能的作用，这是第二位的。从微观来看，高频器件在工作的时候，其电流是不连续的，而且频率很高，而器件 VCC到总电源有一段距离，即便距离不长，在频率很高的情况下，阻抗Z= i*wL+R ,线路的电感影响也会非常大， 会导致器件在需要电流的时候，不能被及时供给。而去耦电容可以弥 补此不足。这也是为什么很多电路板在高频器件 VCC管脚处放置小 电容的原因之一。（在vcc引脚上通常并联一个去藕电容，这样交流 分量就从这个电容接地。）

6、有源器件在开关时产生的高频开关噪声将 沿着电源线传播。去耦电容的主要功能就是提供一个局部的直流电源 给有源器件，以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地。旁路电容和去耦电容的区别去耦:去除在器件切换时从高频器件进入到配电网络中的 RF能 量。去耦电容还可以为器件供局部化的 DC电压源，它在减少跨板浪 涌电流方面特别有用。旁路：从元件或电缆中转移出不想要的共模 RF能量。这主要是 通过产生AC旁路消除无意的能量进入敏感的部分， 另外还可以提供 基带滤波功能（带宽受限）。在电源和地之间连接着去耦电容，它有三个方面的作用：一是作 为本集成电路的蓄能电容；二是滤除该器件产生的高频噪声，切断其 通过供

7、电回路进行传播的通路；三是防止电源携带的噪声对电路构成 干扰。在电子电路中，去耦电容和旁路电容都是起到抗干扰的作用， 电 容所处的位置不同，称呼就不一样了。对于同一个电路来说，旁路电容是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象， 把前级携带的高频杂波 滤除，而去耦电容也称退耦电容，是把输出信号的干扰作为滤除对象。去耦电容用在放大电路中不需要交流的地方，用来消除白激，使放大器稳定工作。旁路电容用在有电阻连接时，接在电阻两端使交流信号顺利通 过。电解电容的作用是过滤掉电流中的低频信号，但即使是低频信 号，其频率也分为了好几个数量级。因此为了适合在不同频率下使用， 电解电容也分为高频电容和低频电容（这里的

8、高频是相对而言）。低频滤波电容主要用于市电滤波或变压器整流后的滤波，其工作频率与市电一致为50Hz ;而高频滤波电容主要工作在开关电源整流后的滤 波，其工作频率为几千 Hz到几万Hz。当我们将低频滤波电容用于 高频电路时，由于低频滤波电容高频特性不好，它在高频充放电时内 阻较大，等效电感较高。因此在使用中会因电解液的频繁极化而产生 较大的热量。而较高的温度将使电容内部的电解液气化，电容内压力升高，最终导致电容的鼓包和爆裂。上拉电阻：1、当TTL电路驱动COMS电路时，如果TTL电路输出的高电 平低于COMS电路的最低高电平（一般为3.5V ），这时就需要在TTL 的输出端接上拉电阻，以提高输出

9、高电平的值。2、OC门电路必须加上拉电阻，提周电平值。3、为加大输出引脚的驱动能力，（单片机较常用）4、在COMS芯片上，为了防止静电造成损坏，不用的管脚不能悬空，一般接上拉电阻产生降低输入阻抗，提供泄荷通路。5、芯片的管脚加上拉电阻来提高输出电平，从而提高芯片输入 信号的噪声容限增强抗干扰能力。6、提局总线的抗电磁干扰能力。管脚悬空就比较容易接受外界 的电磁干扰。7、长线传输中电阻不匹配容易引起反射波干扰，加上下拉电阻 是电阻匹配，有效的抑制反射波干扰。上拉电阻阻值的选择原则包括：1、从节约功耗及芯片的灌电流能力考虑应当足够大；电阻大，电流小。2、从确保足够的驱动电流考虑应当足够小；电阻小，

10、电流大。3、对于高速电路，过大的上拉电阻可能边沿变平缓。综合考虑以上三点，通常在1k到10k之间选取。对下拉电阻也有类似道理。对 上拉电阻和下拉电阻的选择应结合开关管特性和下级电路的输入特 性进行设定，主要需要考虑以下几个因素：1. 驱动能力与功耗的平衡。上拉电阻越小，驱动能力越强，但 功耗越大。2. 下级电路的驱动需求。当输出高电平时，开关管断开，上拉 电阻应适当选择以能够向下级电路提供足够的电流。3. 高低电平的设定。不同电路的高低电平的门槛电平会有不同，电阻应适当设定以确保能输出正确的电平。当输出低电平时，开关管 导通，上拉电阻和开关管导通电阻分压值应确保在零电平门槛之下4. 频率特性。

11、上拉电阻和开关管漏源级之间的电容和下级电路 之间的输入电容会形成 RC延迟，电阻越大，延迟越大。下拉电阻的设定的原则和上拉电阻是一样的。OC门输出高电平时是一个高阻态，其上拉电流要由上拉电阻来 提供，设输入端每端口不大于100uA,设输出口驱动电流约500uA, 标准工作电压是5V,输入口的高低电平门限为0.8V（低于此值为低电 平）；2V（高电平门限值）。选上拉电阻时：500uA x 8.4K= 4.2即选大于8.4K时输出端能下 拉至0.8V以下，此为最小阻值，再小就拉不下来了。如果输出口驱 动电流较大，则阻值可减小，保证下拉时能低于0.8V即可。当输出高电平时，忽略管子的漏电流，两输入口

12、需 200uA,200uA x15K=3V 即上拉电阻压降为3V,输出口可达到2V,此阻值为最大阻值，再大 就拉不到2V 了。选10K可用。设计时管子的漏电流不可忽略，IO 口实际电流在不同电平下也 是不同的，上述仅仅是原理，一句话概括为：输出高电平时要喂饱后 面的输入口，输出低电平不要把输出口喂撑了 （否则多余的电流喂给 了级联的输入口，高于低电平门限值就不可靠了）在数字电路中不用的输入脚都要接固定电平，通过1k电阻接高电平或接地。上拉就是将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平！ 电阻同时 起限流作用。下拉同理！对于非集电极（或漏极）开路输出型电路（如 普通门电路）提升电流和电压的能力是有限

13、的， 上拉电阻的功能主要是为集电极开路输出型电路输出电流通道。 当一个接有上拉电阻的端 口设为输如状态时，他的常态就为高电平，用于检测低电平的输入。 上拉电阻是用来解决总线驱动能力不足时提供电流的。一般说法是拉电流，下拉电阻是用来吸收电流的，即灌电流在一个大的电容上还并联一个小电容的原因：大电容由于容量 大，所以体积一般也比较大，且通常使用多层卷绕的方式制作，这就 导致了大电容的分布电感比较大（也叫等效串联电感ESL）。电感对高频信号的阻抗是很大的，所以大电容的高频性能不好。而一些小容 量电容则刚刚相反，由于容量小，因此体积可以做得很小（缩短了引 线，就减小了 ESL,因为一段导线也可以看成是

14、一个电感），而且常 使用平板电容的结构，这样小容量电容就有很小ESL这样它就具有了很好的高频性能，但由于容量小的缘故，对低频信号的阻抗大。所 以，如果我们为了让低频、高频信号都可以很好的通过，就采用一个 大电容再并上一个小电容的方式。常使用的小电容为0.1uF的瓷片电容，当频率更高时，还可并联更小的电容，例如几pF,几百pF的。 而在数字电路中，一般要给每个芯片的电源引脚上并联一个 0.1uF的 电容到地（这个电容叫做退耦电容，当然也可以理解为电源滤波电容， 越靠近芯片越好），因为在这些地方的信号主要是高频信号，使用较 小的电容滤波就可以了肖特基二极管又称肖特基势垒二极管（简称 SBD ）,它

15、属一种低 功耗、超高速半导体器件。最显著的特点为反向恢复时间极短（可以 小到几纳秒），正向导通压降仅0.4V左右。其多用作高频、低压、大 电流整流二极管、续流二极管、保护二极管，也有用在微波通信等肖 特基二极管，它属一种低功耗、超高速半导体器件。电路中作整流二 极管、小信号检波二极管使用。在通讯电源、变频器等中比较常见。RC虑波电路中的电阻R主要起到隔离输入和输出端的作用。 输 入端和输出端的波形是不一样的。 输入端带有高频信号，输出端不能 有高频信号，所以需要串这个电阻来隔离。没错，电流会减小，但是 我们关键是要滤波，不是为了提高负载电流。如果没有这个电阻，输 入端和输出端就完全连到一起了，

16、滤波器就不起作用了。RF射频就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称。 每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于10000次的称为 高频电流，而射频就是这样一种高频电流。级联就是串联，堆叠就是并联三态门电路的一种状态，其他两个状态是低电平，高电平，这两个 是工作状态.而处在高阻态的三态门是与总线隔离开的，这样总线可以 同时被其他电路占用.看是什么单片机了，义隆的EM系列悬空是相当于接高电平的， 不过最好不要悬空，会不稳定，最好是要么接地要么接高电平0欧姆电阻作用大概有以下几个功能： 做为跳线使用。这样既美观，安装也方便。 在数字和模拟等混合电路中，往往要求两个地分开，并且单点连接。我们可以用一个0欧的电阻来连接这两个地，而不是直接连 在一起。这样做的好处就是，地线被分成了两个网络，在大面积铺铜 等处理时，就会方便得多。附带提示一下，这样的场合，有时也会用 电感或者磁珠等来连接。 做保险丝用。由于PCB上走线的熔断电流较大，如果发生短 路过流等故障时，彳艮难熔断，可能会带来更大的事故。由于0欧电阻 电流承受能