Análise da impedância do capacitor e características de frequência de ESR

1. Introdução
As características de frequência da impedância de um capacitor (| Z |) e resistência à série equivalente (ESR) são críticas para avaliar seu desempenho no design do circuito, particularmente na supressão de ruído e na estabilização de tensão. Este artigo explica sistematicamente essas características comparando capacitores ideais e reais, suportados por fórmulas e gráficos.

2. Comportamento ideal do capacitor
A impedância de um capacitor ideal é puramente capacitiva:

onde ω é frequência angular e capacitância cis. Conforme mostrado na Figura 1, as deas concedidas inversamente com frequência (Figura 2) e ESR é zero (sem perdas).

3. Comportamento real do capacitor
Capacitores reais exibem efeitos parasitas (Figura 3):

ESR: Causado por perda dielétrica e resistência ao eletrodo.
ESL: Indutância parasitária de eletrodos ou leads.
Sua resposta de frequência segue uma curva em V (Figura 4):

Faixa de baixa frequência (região capacitiva) : ∣z∣ = 1/ωc, ESR dominado por perda dielétrica.
Ponto de ressonância : ∣z∣reaches mínimo (∣z∣ = ESR), definindo a frequência auto-ressonante.
Faixa de alta frequência (região indutiva) : ∣z∣ = ωl, ESR afetado pelo efeito da pele.

4. Comparação dos tipos de capacitores
Para capacitores de 10μF (Figura 5):

Eletrolítico de alumínio: Alta ESR em altas frequências (devido à resistividade de eletrólitos).
Cerâmica multicamada: Excelente desempenho de alta frequência com baixa ESR.
Capacitores de cinema: LOW ESL, ideal para aplicações de alta frequência.

5. Conclusão
Nos circuitos de alta frequência, ESR e ESL devem ser cuidadosamente considerados. Os designers devem selecionar capacitores com base em requisitos de frequência, como cerâmica multicamada para desacoplamento e eletrolíticos de alumínio para filtragem de baixa frequência.