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理想電容只存在于教科書中，現(xiàn)實(shí)世界的每個(gè)電容器都會(huì)因其實(shí)體結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生額外的復(fù)雜性。由介電層(dielectriclayer)隔開的兩個(gè)極板(plate)與導(dǎo)線或金屬箔(metalfoil)串聯(lián)，即可實(shí)現(xiàn)實(shí)際的連接；這兩種金屬導(dǎo)體會(huì)導(dǎo)入等效串聯(lián)電感(ESL)以及等效串聯(lián)電阻(ESR)。 總而言之，實(shí)體電容就是一種串聯(lián)諧振電路(series tank circuit)，具有串聯(lián)諧振頻率以及受串聯(lián)電阻影響的串聯(lián)諧振因子「Q」。 電容器并不僅限于其字面意思，在低于其串聯(lián)諧振的頻率下，電容會(huì)對(duì)電激勵(lì)(electrical excitation)表現(xiàn)出電容性阻抗；而在高于其串聯(lián)諧振的頻率下，它對(duì)電激勵(lì)表現(xiàn)出電感性阻抗。 關(guān)于寬帶軌(broadband rail)電壓旁路，一個(gè)傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為應(yīng)該使用不同容量的電容并聯(lián)組合。常見的并聯(lián)組合陣容包括：一個(gè)大容量的鋁或鉭電解電容C1；一個(gè)大容量的陶瓷電容C2；一個(gè)小容量的陶瓷電容C3；電路板的布線電容(artwork capacitance)，稱之為C4；以及天知道從哪里來的電容，如線束電容(harness capacitance)和/或半導(dǎo)體組件電容，統(tǒng)稱為C5。 請(qǐng)記住，這五種電容每一個(gè)都不是單獨(dú)的電容器，而是一個(gè)串聯(lián)組合，包括電容器、電感器和電阻器�？傊�，它們由串聯(lián)的RLC電路構(gòu)成，將在串聯(lián)諧振頻率(SRF)處表現(xiàn)出串聯(lián)諧振，其中SRF=1/(2 × π ×√ (L × C))。對(duì)于如上所述并聯(lián)連接的五個(gè)電容的組合，將會(huì)有五個(gè)串聯(lián)諧振頻率，并且還會(huì)有四個(gè)并聯(lián)諧振頻率，如圖1所示。 
圖1：5個(gè)并聯(lián)電容的9個(gè)諧振頻率。 四個(gè)較小的電容C2~C5在4個(gè)頻率處進(jìn)入并聯(lián)諧振狀態(tài)，這四個(gè)頻率略低于它們各自的串聯(lián)諧振頻率。然而，C1并沒有任何并聯(lián)諧振，因?yàn)樵撾娙輿]有任何感應(yīng)可以產(chǎn)生并聯(lián)諧振效應(yīng)。 使用SPICE軟件和一些說明數(shù)字，我們可以深入研究這個(gè)問題，如圖2所示。
圖2：SPICE中5個(gè)電容的并聯(lián)旁路。 對(duì)于這5個(gè)電容，將有5個(gè)串聯(lián)自諧振頻率，即SRF1、SRF2、SRF3、SRF4和SRF5，其中每一個(gè)電容都在其自身的SRF處阻抗最小。但是，不可避免地，在頻率PRF2、PRF3、PRF4和PRF5處會(huì)產(chǎn)生4個(gè)總阻抗的并聯(lián)諧振峰值。 PRF2源于C2~C5組合的容抗(capacitive impedance)與C1感抗(inductive impedance)之間的并聯(lián)關(guān)系。類似地，PRF3來自C3~C5的組合容抗與C1~C2的組合感抗之間的并聯(lián)關(guān)系，而PRF4來自C4~C5對(duì)C1~C3的并聯(lián)關(guān)系，最后，PRF5來自C5對(duì)C1~C4的并聯(lián)關(guān)系。 5個(gè)阻抗零點(diǎn)和4個(gè)阻抗峰值都受到電阻值的影響，圖3提供了一個(gè)范例。請(qǐng)注意，并聯(lián)諧振頻率本身不能完全消除，將永遠(yuǎn)存在，你必須考慮到這一點(diǎn)。
圖3：ESR的阻抗曲線變化。 備注：這個(gè)議題首先是在一個(gè)項(xiàng)目中引起我的注意，其中一個(gè)閘控?cái)?shù)組的頻率頻率為16MHz，結(jié)果一些并聯(lián)軌旁路電容的并聯(lián)諧振頻率也是16MHz。很難說這會(huì)發(fā)生什么結(jié)果，請(qǐng)讀者朋友們自己想象吧！ |
