電容器似乎都很好，直到你到達(dá)一個點(diǎn)，電源故障或拒絕執(zhí)行最佳。如果問題是噪音，有一個簡單的解決辦法，你只需要增加更多的電容器。但這并不能解決問題。會出什么問題呢?
問題源于na?ve假設(shè)電容器(在很大程度上)是“理想”設(shè)備，而事實(shí)上，它們不是。這些不希望的影響是由于所謂的內(nèi)阻或等效串聯(lián)電阻(ESR)。電容器的內(nèi)阻是有限的，這是由其結(jié)構(gòu)材料決定的。我們在前一篇文章中詳細(xì)解釋了電容器中的ESR和ESL。
不同類型的電容器具有不同的ESR范圍。例如，電解電容器通常比陶瓷電容器具有更高的esr。在許多應(yīng)用中，測量電容器的內(nèi)阻變得非常重要。在本文中，我們將構(gòu)建一個ESR計，并學(xué)習(xí)如何使用555定時器IC和晶體管測量電容器的ESR。
電容ESR測量
一開始，衡量ESR似乎是一項(xiàng)簡單的任務(wù)。
通過施加恒定電流并測量被測器件上的壓降，可以很容易地確定電阻。
如果我們對電容器施加恒流會怎樣?電壓線性上升并穩(wěn)定在一個由電源電壓決定的值，這(對于我們的目的)是無用的。
在這一點(diǎn)上，是時候回到我們在學(xué)校學(xué)到的東西-“電容器阻擋直流并傳遞交流”。
在做了一些簡化的結(jié)論之后，我們了解到電容器基本上是高頻短路，電容部分在電路中“短路”，所有的電壓都在內(nèi)阻上下降。
這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，如果我們知道正在使用的信號源的內(nèi)阻，我們甚至不需要知道電流，因?yàn)楝F(xiàn)在ESR和內(nèi)阻(源的)形成了一個分壓器，電阻的比值就是壓降的比值，知道三個我們可以很容易地確定另一個。
示波器用于測量輸入端和電容端的波形。
零件清單
對于振蕩器：
1. 555定時器- CMOS和雙極都可以很好地工作，但建議CMOS用于高頻
2. 100K電位器-用于頻率調(diào)諧
3. 1nF電容-定時
4. 10uF陶瓷電容-去耦
動力階段：
1. BC548 NPN雙極晶體管
2. BC558 PNP雙極晶體管
關(guān)于晶體管選擇的快速說明-任何具有高增益(300及以上)和稍大電流(50mA +)的小信號晶體管都可以工作。
3. 560Ω基極電阻
4. 47Ω輸出電阻-這可以是任何從10Ω到100Ω。
線路圖
下面是這個ESR電容測試儀電路的電路圖
該ESR儀表電路可分為兩個部分，555定時器和輸出級。
1. 555振蕩器：
555電路是一種傳統(tǒng)的穩(wěn)定多諧振蕩器，它能發(fā)出頻率為幾百千赫茲的方波。在這個頻率下，幾乎所有的電容器都像短路一樣工作。100K的鍋允許頻率調(diào)諧，以獲得盡可能低的電壓橫跨帽。
2. 動力階段：
這是另一個問題的解決方法。我們可以直接將電容連接到555定時器的輸出端，但是我們需要準(zhǔn)確地知道輸出阻抗。
為了消除這種情況，使用了帶串聯(lián)電阻的推挽輸出級。電阻器提供輸出阻抗。
以下是ESR儀表電路的完整硬件外觀：
計算電容器的ESR
由分壓器方程，我們推導(dǎo)出如下公式：
其中ESR是電容器的內(nèi)阻，VCAP是穿過電容器的信號(在節(jié)點(diǎn)CAP+處測量)，ROUTPUT是功率級的輸出電阻(這里是47歐姆)，VOUTPUT是在電路中A點(diǎn)測量的輸出信號電壓。
在使用此電路時，建議將示波器探頭設(shè)置為1X，以提高靈敏度，并減少帶寬，以消除一些噪聲，以便進(jìn)行準(zhǔn)確的測量。
首先，在A點(diǎn)測量峰對峰電壓，在阻抗之前進(jìn)行記錄。然后連接電容器。放大，直到你看到方波。轉(zhuǎn)動鍋，直到波形不再變小。
根據(jù)電容器的類型，所產(chǎn)生的波形的峰值電壓應(yīng)該在幾十或幾百毫伏之間。
示例：測量100uf電解電容的ESR
以下是功率級的原始輸出波形：
這是電容處的電壓。注意所有疊加在信號上的噪聲——測量時要小心。
將這些值代入公式，我們得到ESR為198mΩ。
電容的ESR是設(shè)計電源電路時的一個重要參數(shù)，本文設(shè)計了一個基于555定時器的簡易ESR測量裝置。
本文編譯自circuitdigest
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