電容器似乎都很好，直到你到達(dá)一個(gè)點(diǎn)，電源故障或拒絕執(zhí)行最佳。如果問(wèn)題是噪音，有一個(gè)簡(jiǎn)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(wèn)題。會(huì)出什么問(wèn)題呢?

問(wèn)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?cè)谇耙黄恼轮性敿?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(cè)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(gè)ESR計(jì)，并學(xué)習(xí)如何使用555定時(shí)器IC和晶體管測(cè)量電容器的ESR。

電容ESR測(cè)量

一開(kāi)始，衡量ESR似乎是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的任務(wù)。

通過(guò)施加恒定電流并測(cè)量被測(cè)器件上的壓降，可以很容易地確定電阻。

如果我們對(duì)電容器施加恒流會(huì)怎樣?電壓線性上升并穩(wěn)定在一個(gè)由電源電壓決定的值，這(對(duì)于我們的目的)是無(wú)用的。

在這一點(diǎn)上，是時(shí)候回到我們?cè)趯W(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(jiǎn)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(hào)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(gè)分壓器，電阻的比值就是壓降的比值，知道三個(gè)我們可以很容易地確定另一個(gè)。

示波器用于測(cè)量輸入端和電容端的波形。

零件清單

對(duì)于振蕩器：

1. 555定時(shí)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(shí)

4. 10uF陶瓷電容-去耦

動(dòng)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(shuō)明-任何具有高增益(300及以上)和稍大電流(50mA +)的小信號(hào)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(gè)ESR電容測(cè)試儀電路的電路圖

該ESR儀表電路可分為兩個(gè)部分，555定時(shí)器和輸出級(jí)。

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(gè)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(dòng)力階段：

這是另一個(gè)問(wèn)題的解決方法。我們可以直接將電容連接到555定時(shí)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(jí)。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(jì)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(guò)電容器的信號(hào)(在節(jié)點(diǎn)CAP+處測(cè)量)，ROUTPUT是功率級(jí)的輸出電阻(這里是47歐姆)，VOUTPUT是在電路中A點(diǎn)測(cè)量的輸出信號(hào)電壓。

在使用此電路時(shí)，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(cè)量。

首先，在A點(diǎn)測(cè)量峰對(duì)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(dòng)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(cè)量100uf電解電容的ESR

以下是功率級(jí)的原始輸出波形：

這是電容處的電壓。注意所有疊加在信號(hào)上的噪聲——測(cè)量時(shí)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(jì)電源電路時(shí)的一個(gè)重要參數(shù)，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于555定時(shí)器的簡(jiǎn)易ESR測(cè)量裝置。

本文編譯自circuitdigest