电容器的ESL

等效串联电感(ESL) ：电容器的等效串联电感是由电容器的引脚电感与电容器两个极板的等效电感串联构成的。像ESR 一样，ESL 在射频或高频工作环境下也会出现严重问题，虽然精密电路本身在直流或低频条件下正常工作。其原因是用于精密模拟电路中的晶体管在过渡频率(transition freque ncie s)扩展到几百兆赫或几吉赫的情况下，仍具有增益，可以放大电感值很低的谐振信号。 这就是在高频情况下对这种电路的电源端要进行适当去耦的主要原因。

已安装在PCB上的电容器的ESL是由三个部分引起：引线焊盘电感、电容器的厚度以及电源平面的分布感应系数。这三个参数决定了电流环路，电流环路越大，电感就越大，对ESL起主要贡献的是引线焊盘，它是过孔的位置、过孔与焊盘连线长度以及过孔连接到电源地平面的路径组成的，电源地平面在PCB层叠结构中的位置决定了过孔连接到电源地平面的路径。如果我们从焊盘的下方观察一对平面层的磁场，我们可以发现绝大多数的能量集中在两个过孔之间而其外的简直可以忽略不计。感应的大小直接与磁场有关，减小磁场能量也就减小了大部分的感应，也就是减小了电流回路面积。下图对几种焊盘连线设计方法进行了比较。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

产生电感的第二个因素是电容器本身，电容器自身对高频电流也构成一个回路，从而引起电感。我们知道典型的电容器是用交替相连的多层金属薄膜和介质制成的，越大的电容越厚，流过的电流就有越大的电流环路，就有越大的电感。电容器的电感基本上是由电容器的大小与制作决定了。一个40mil（0805封装）厚的电容其本身的电感大约为1nH。

第三个因素是PCB中电源地平面带来的电感的影响。平面层中电流在过孔处非常集中，集中的电流形成磁场带来电感效应，而且在平面的边缘及拐角处感应系数更大，因为在PCB的中间电流是以四个方向流向过孔，而在板边缘及拐角处只能从两个方向。电源地平面间的距离不同也会导致不同的感应系数，图12对平面间距及PCB的不同位置处的电感大小作了比较。图中可以清晰地看出在PCB的拐角处的感应系数比边缘及中间大很多，也可看出减小平面间距可以有效的减小感应系数。仔细设计电容焊盘连线以及减小电源地平面层间距可以把电容器带来的电感减小7倍！

通过ESL的研究让我们对电容的不同布线方案有了理论指导，我们应选择最能减小ESL的布线方案，简单而实用的方法就是使焊盘到过孔的连接线尽量粗、短。

焊盘连线电感、平面层分布电感以及电容器自身电感的贡献比较见下图，其中焊盘到过孔的连线电感是起主要作用的。在设计中考虑好焊盘连线方式及减小平面层间距可以将电容器的ESL降低一半以上。