電容器的ESL

等效串聯電感(ESL) ︰電容器的等效串聯電感是由電容器的引腳電感與電容器兩個極板的等效電感串聯構成的。像ESR 一樣，ESL 在射頻或高頻工作環境下也會出現嚴重問題，雖然精密電路本身在直流或低頻條件下正常工作。其原因是用於精密類比電路中的晶體管在過渡頻率(transition freque ncie s)擴展到幾百兆赫或幾吉赫的情況下，仍具有增益，可以放大電感值很低的諧振信號。 這就是在高頻情況下對這種電路的電源端要進行適當去耦的主要原因。

已安裝在PCB上的電容器的ESL是由三個部分引起︰引線焊盤電感、電容器的濃度以及電源平面的分佈感應系數。這三個參數決定了電流環路，電流環路越大，電感就越大，對ESL起主要貢獻的是引線焊盤，它是過孔的位置、過孔與焊盤連線長度以及過孔連接到電源地平面的路徑組成的，電源地平面在PCB層疊架構中的位置決定了過孔連接到電源地平面的路徑。如果我們從焊盤的下方觀察一對平面層的磁場，我們可以發現絕大多數的能量集中在兩個過孔之間而其外的簡直可以忽略不計。感應的大小直接與磁場有關，減小磁場能量也就減小了大部分的感應，也就是減小了電流回路面積。下圖對幾種焊盤連線設計方法進行了比較。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

產生電感的第二個原素是電容器本身，電容器自身對高頻電流也構成一個回路，從而引起電感。我們知道典型的電容器是用交替相連的多層金屬薄膜和介質製成的，越大的電容越濃，流過的電流就有越大的電流環路，就有越大的電感。電容器的電感基本上是由電容器的大小與製作決定了。一個40mil（0805封裝）濃的電容其本身的電感大約為1nH。

第三個原素是PCB中電源地平面帶來的電感的影響。平面層中電流在過孔處非常集中，集中的電流形成磁場帶來電感效應，而且在平面的邊緣及拐角處感應系數更大，因為在PCB的中間電流是以四個方向流向過孔，而在板邊緣及拐角處只能從兩個方向。電源地平面間的距離不同也會導致不同的感應系數，圖12對平面間距及PCB的不同位置處的電感大小作了比較。圖中可以清晰地看出在PCB的拐角處的感應系數比邊緣及中間大很多，也可看出減小平面間距可以有效的減小感應系數。仔細設計電容焊盤連線以及減小電源地平面層間距可以把電容器帶來的電感減小7倍﹗

透過ESL的研究讓我們對電容的不同布線方案有了理論指導，我們應選擇最能減小ESL的布線方案，簡單而實用的方法就是使焊盤到過孔的連接線盡量粗、短。

焊盤連線電感、平面層分佈電感以及電容器自身電感的貢獻比較見下圖，其中焊盤到過孔的連線電感是起主要作用的。在設計中考慮好焊盤連線模式及減小平面層間距可以將電容器的ESL降低一半以上。