构建一个基于555定时器的简单ESR测量装置

发布时间:2023-03-31  

  电容器似乎一切都很好,直到您到达电源出现故障或拒绝以最佳方式运行的地步。如果问题是噪音,有一个简单的解决方法,你只需添加更多的电容器。但这并不能解决问题。有什么问题?


  问题源于一个天真的假设,即电容器(在很大程度上)是“理想的”设备,而事实上,它们不是。这些不良影响是由于称为内部电阻或等效串联电阻 (ESR)的东西。由于其构造中使用的材料,电容器具有有限的内阻。


  不同类型的电容器具有不同的 ESR 范围。例如,电解电容器通常比陶瓷电容器具有更高的 ESR。对于许多应用,测量电容器的内阻变得很重要。今天在这篇文章中,我们将构建一个ESR 表,并学习如何 使用 555 定时器 IC 和晶体管来测量电容器的 ESR。


  电容器 ESR 测量

  一开始,ESR 测量似乎是一项简单的任务。

  通过施加恒定电流并测量被测设备两端的电压降,可以轻松确定电阻。

  如果我们向电容器施加恒定电流会怎样?电压线性上升并稳定在由电源电压确定的值上,这(对于我们的目的)是无用的。


  在这一点上,是时候回到我们在学校学到的东西了——“电容器阻挡直流并通过交流”

  在做出一些简化的结论后,我们了解到电容器在高频下基本上是短路的,电容部分在电路中“短路”,所有电压都下降到内阻上。


  这种方法的优点是,如果我们知道正在使用的信号源的内阻,我们甚至不需要知道电流,因为现在 ESR 和(源的)内阻形成了一个分压器,比例为电阻是电压降的比率,知道三个我们可以很容易地确定另一个。


  示波器用于测量输入端和电容器处的波形。

  零件清单

  对于振荡器:

  1. 555定时器——CMOS和双极都可以正常工作,但建议在高频使用CMOS

  2. 100K电位器——用于频率调谐

  3. 1nF 电容——定时

  4. 10uF陶瓷电容-去耦


  功率级:

  1. BC548 NPN双极晶体管

  2. BC558 PNP双极晶体管

  关于晶体管选择的快速说明 - 任何具有高增益(300 及以上)和稍大电流(50mA +)的小信号晶体管都可以正常工作。

  3. 560Ω基极电阻

  4. 47Ω 输出电阻——可以是 10Ω 到 100Ω 之间的任何值。


  电路原理图

  以下是此ESR 电容测试仪电路的电路图-

  

pYYBAGMHNuyAe-4LAADnHaEDM1c533.png

  该ESR 计电路可分为两部分,555 定时器和输出级。

  1. 555 振荡器:

  555电路是一种传统的非稳态多谐振荡器,它发出频率为几百千赫兹的方波。在这个频率下,几乎所有的电容器都像短路一样。100K 电位器允许频率调谐,以获得尽可能低的电容电压。


  2. 功率级:

  这是另一个问题的解决方法。我们可以直接将电容连接到 555 定时器的输出端,但是我们需要准确地知道输出阻抗。

  为了消除这种情况,使用了带有串联电阻的推挽输出级。电阻器提供输出阻抗。

  这是这个ESR Meter 电路的完整硬件的外观:

  

poYBAGMHNuiAXC02AAgLnKiU-Bk020.png

  计算电容器的 ESR

  从分压器方程,我们得出以下公式:

  ESR = (V CAP • R OUTPUT ) / (V OUTPUT – V CAP )

  其中 ESR 是电容器的内部电阻,V CAP 是电容器两端的信号(在节点 CAP+ 处测量),R OUTPUT是功率级的输出电阻(此处为 47 欧姆),V OUTPUT是输出信号电压,如在电路中的 A 点测量。


  使用此电路时,建议将示波器探头设置为 1X 以提高灵敏度并降低带宽以消除一些噪声,以便进行准确的测量。


  首先,在阻抗之前的 A 点测量峰峰值电压并记录下来。然后连接电容器。放大直到看到方波。旋转锅直到波形不再变小。


  根据电容器的类型,所得波形的峰峰值电压应该在几十或几百毫伏的量级。

  示例:测量 100uf 电解电容器的 ESR

  这是功率级的原始输出波形:

  

pYYBAGMHNuSABL9XAAN-2ObSZso109.png

  这是电容器上的电压。注意叠加在信号上的所有噪声——小心测量。

  

pYYBAGMHNuGAWYy8AAXNOgX255E586.png

  将值代入公式,我们得到 198mΩ 的 ESR。

  电容器的 ESR 是设计电源电路时的一个重要参数,这里我们构建了一个基于 555 定时器的简单 ESR 测量装置。


文章来源于:电子工程世界    原文链接
本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。

相关文章

    0.555的输出信号接到单片机的外部中断0引脚P3.2,将其设置成下降沿触发。当555的输出信号为下降沿时,触发外部中断,开启单片机的定时器0开始计时,直到下一次下降沿到达时,即一个周期到达了,停止......
    自动转换开关(2023-09-07)
    将介绍自动转换电路的原理、设计和操作,在该电路中,一系列 LED 等直流负载可由电池或交流-直流电源驱动。 电路原理: 该电路基于 555 定时器的双稳态工作原理。在该模式下,定时器输出为高电平或低电平,取决于触发器和复位引脚......
    LCD 引脚及其命令的更多信息。另请查看如何将液晶屏与8051连接。555定时器作为频率源:频率源应产生方波,最大幅度限制为5V,因为8051微控制器的端口无法处理大于5V的电压。它可......
    玩具等, 555定时器的引脚图 它的各个引脚功能如下: 1脚:外接电源负端VSS或接地,一般情况下接地。 2脚:低触发端TL,该脚电压小于1/3 VCC时有效。 3脚:输出端OUT......
    基于IC555设计的双音门铃电路;电子 2 音门铃电路围绕流行的 IC 555 设计。IC 555广泛应用于多种定时器,也可用作基本振荡器电路。在这个特定的项目中,IC的定时器......
    我使用标准方法并将输入连接到CV引脚引脚的低阻抗会阻止电路接收任何无线电信号。我不得不反转电路,并将两个高阻抗模拟引脚、阈值和触发器连接到无线电信号输入。这就是为什么CMOS版本的555定时器......
    它可以检查电线或电缆是否有缺陷。 所需材料 555 定时器 IC 4017 集成电路 电阻器 (10k-1, 2.2 k-2,500 k-4,) 电容器 (10uf-1,10nf-1) 红色指示灯 9V 电源......
    利用随处可见的 555 定时器 取代 LED 驱动器的uP 控制;摘要本文详细介绍如何使用便宜的 555 定时器,在一些不需要 LED 驱动器全部功能的应用中,代替微处理器对专用 LED 驱动......
    e络盟社区启动555定时器疯狂设计挑战赛;挑战赛旨在庆祝首款555定时器诞生50周年 安富利旗下全球电子元器件产品与解决方案分销商e络盟通过其在线社区发起555定时器疯狂设计挑战赛,以庆祝首款555......
    元件来减少,在我的实验中,我发现使用 7555 定时器而不是 555 定时器可以大大增加受控者,此外,电路的稳定性也增加了。 常量 int 类比输入引脚 = A0;// 电位器连接到的模拟输入引脚......

我们与500+贴片厂合作,完美满足客户的定制需求。为品牌提供定制化的推广方案、专属产品特色页,多渠道推广,SEM/SEO精准营销以及与公众号的联合推广...详细>>

利用葫芦芯平台的卓越技术服务和新产品推广能力,原厂代理能轻松打入消费物联网(IOT)、信息与通信(ICT)、汽车及新能源汽车、工业自动化及工业物联网、装备及功率电子...详细>>

充分利用其强大的电子元器件采购流量,创新性地为这些物料提供了一个全新的窗口。我们的高效数字营销技术,不仅可以助你轻松识别与连接到需求方,更能够极大地提高“闲置物料”的处理能力,通过葫芦芯平台...详细>>

我们的目标很明确:构建一个全方位的半导体产业生态系统。成为一家全球领先的半导体互联网生态公司。目前,我们已成功打造了智能汽车、智能家居、大健康医疗、机器人和材料等五大生态领域。更为重要的是...详细>>

我们深知加工与定制类服务商的价值和重要性,因此,我们倾力为您提供最顶尖的营销资源。在我们的平台上,您可以直接接触到100万的研发工程师和采购工程师,以及10万的活跃客户群体...详细>>

凭借我们强大的专业流量和尖端的互联网数字营销技术,我们承诺为原厂提供免费的产品资料推广服务。无论是最新的资讯、技术动态还是创新产品,都可以通过我们的平台迅速传达给目标客户...详细>>

我们不止于将线索转化为潜在客户。葫芦芯平台致力于形成业务闭环,从引流、宣传到最终销售,全程跟进,确保每一个potential lead都得到妥善处理,从而大幅提高转化率。不仅如此...详细>>