如何对电容和电感进行大容量范围进行测量

发布时间:2023-06-01  

大多数用来测量无功元件的简单电路所能覆盖的元件值范围都很有限。本文介绍的电路虽然只是由一些便宜的元器件组成,但它能测量的电容值和电感值可跨越七个数量级。无论是容量范围约为1pF~10μF的电容器,还是电感值范围约为200nH~4H的电感器,均可以利用该电路测出其元件值。


但是,要想覆盖这么大的值域,会稍微有点麻烦,因为要确定被测器件的值,您需要先调节可变电阻器,然后再查看校正曲线上对应的电容值或电感值,而不是直接读数。


关于该电路的运行,首先请看图1中所示的基本原理图。在图1a中,方波电压源驱动被测电容器的底部端子。顶部端子电压为一系列在+5V电源轨上下呈指数衰减的正向和负向脉冲。衰减时间常数自然为R和CTEST的乘积。同样地,在图1b中,方波电压源馈入被测电感器,从而在+5V电源轨上下引起类似的瞬变,此时衰减时间常数则等于LTEST/R。在电压呈指数衰减的过程中,被占用方波的两个半周各自的比例由时间常数和振荡周期之间的关系决定。

如何对电容和电感进行大容量范围进行测量

图1:利用变频方波测量电容器和电感器的基本原理图。

下面请看图2所示的完整原理图。IC1布置成一个简易的施密特触发器阻容振荡器和输出缓冲器,在这段电路中会产生方波。其频率由可变电阻器R9设定,频率范围跨越六个十进位电容器的A段到F段。R9应具备线性电阻分布特性,使振荡器周期随顺时针轴旋转而增加。

图2:电容/电感表完整原理图。

通过一只双刀双掷开关,可以在电容器和电感器测量模式之间进行选择。依据图1所示的基本原理图,直接由IC1输出的电压或由Q1产生的电流分别馈入被测电容器或电感器。电阻值为510Ω的电阻器R2作为图1中电感测量模式下的衰减电阻R,而串联的R5和R2则形成电容测量模式下的衰减电阻(R5的作用是将Q2基极的电压偏移维持在足够低的水平,以避免出现饱和。偏压电阻器R7以及二极管D3和D4将Q3基极维持在+5V电源轨以下约2VBE的水平。在这个偏压点下,Q2、R3及Q3形成一个整流跨导块,跨导块带有少量无功电流,而该电流仅能灵敏地感应到来自被测元件且在+5V电源轨上方的正向瞬变。来自Q3的集电极电流脉冲在通过R4时变弱,而由此产生的电压经C2和C3平衡之后再通过外部电压表测量。


在方波周期中的某一特定时段内呈指数衰减的瞬变将产生相应的输出直流电压,但是占空比与输出电压之间的非线性关系并不重要。由于Q2和Q3分别处于高速共集电极和共基极组态,该电路的响应速度很快,并且占空比测量基本上与频率无关。


利用R9对振荡周期进行调整之后,输出电压可停留在某个固定的参考电平(例如1.00V),从而使呈指数衰减的时间常数与振荡周期之间形成固定的关联。

由于衰减时间常数随着被测元件的无功值呈线性变化,所测电容值或电感值将与振荡周期呈线性关系,并且因此与R9轴角呈线性关系。通过在R9上应用合适的刻度标记并参照几个已知的电容值和电感值对电路进行校准,便可绘制出校准图表,以便用来确定任何元件值。图3显示了R9的刻度标记图,该图包含在可下载的示例校准包内(见文章末尾)。


图3:R9刻度标记示例图。

振荡器范围开关将覆盖六个十进制,但最小周期会受IC1传输延迟限制。因此,它能够从低到高覆盖A段至F段的六个数量级的电容值或电感值。将被测元件部署到电路中,找到范围开关的设置以及输出1.00V电压时的可变电阻器,最后在每个频段对应的图表中查看所测得的值即可。A段的最低可测量值约为10pF或2μH,F段的最高可测量值约为10μF或4H。


若想要对1pF和200nH左右的低元件值进行测量,可以采用另一种方法。小偏置元件C1和L1总是在电容或电感测量模式下形成最小的时间常数,因而当在这些小偏置元件上加入被测器件后,通过对比外部电压计上电压读数的变化,便可针对极低元件值绘制出另一张校准图表。


测量上述最低元件值范围的方法是:首先,通过使电容器测试夹开路或使电感器测试夹短路而将被测元件排除在电路外;然后,将振荡器的频率设定在A段,并通过R9对振荡周期进行调整,直到仅靠偏置元件便使电路达到1V的目标电压值;最后,将被测元件连接到电路中,并观察电压计读数的变化。通过查看校准图表上的偏置电压,即可确定小元件值。


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

    解决这些问题,需要在IC上搭载用于抑制电压变动的大容量电容器与高性能大型散热器(冷却单元)。但是,如果将以往高度高的大容量电容器配置在IC附近,就会与散热器接触,因此,通过并列安装多个低矮的小容量电容器来实现大容量......
    数字万用表电容档如何测电容好坏;如有说明书请参考说明书是最详细的,该表档用的是电容专用测试口(有电容标志)不是用表笔,档位选择要略大于电容容量,如不明容量则先用最大容量档后用接近该容量......
    简要讨论了的优势及其设计挑战。然后,介绍了Power Integrations的三个带有内部氮化镓功率开关的集成离线反激式转换开关 IC 平台,并说明如何使用它们来制作高效率的。最后讨论了互补的MinE-CAP大容量电容......
    现有功能集之上添加了一个新拓扑和两个新的设计功能,可帮助您进一步缩短开发电源的设计时间。 新工具包含场效应晶体管 (FET) 损耗计算器、并联电容器的电流共享计算器、交流/直流电源大容量电容器计算器、用于......
    和高频特性的电路中,常见于电视机、手机等消费电子产品。然而,在汽车系统中,氧化铌电容同样具有重要的应用价值。氧化铌电容的电容量相对较大,可以满足汽车系统中对大容量电容器的需求。同时,氧化铌电容......
    ,严重会导致 CPU 重启,这时候大容量的电容可以暂时把储存的电能释放出来,稳定电源电压,就像河流和水库的关系旁路:电路电流很多时候有脉动,例如数字电路的同步频率,会造成电源电压的脉动,这是......
    要求更高的传输速率和更高的性能;基带处理 器要求高速度、低电压;LCD 模块要求低厚度(0.5mm)、大容量电容。 而汽车环境的苛刻性对多层陶瓷电容......
    要求低厚度(0.5mm)、大容量电容。而汽车环境的苛刻性对多层陶瓷电容更有特殊的要求:首先是耐高温,放置于其中的多层陶瓷电容必须能满足 150℃ 的工作温度;其次是在电池电路上需要短路失 效保......
    Ls(ESL)的串联。 以前大容量电容一般应用在低频领域,所以有些客户对Ls(ESL)的关注就很少,往往会把重心放在Cs、Rs(ESR)上,但随着近几年新能源汽车的快速发展,越来越多的大容量电容......
    档的仪表很有适用价值。此方法适用于测量0.1μF~几千微法的大容量电容器。 将数字万用表拨至适宜的电阻档,红表笔和黑表笔区分接触被测电容器Cx的两极,000” 开端逐渐添加,标明电容器内部短路; 若不......

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>>