使用示波器的电容ESR计

电容器似乎都很好，直到你到达一个点，电源故障或拒绝执行最佳。如果问题是噪音，有一个简单的解决办法，你只需要增加更多的电容器。但这并不能解决问题。会出什么问题呢?

问题源于naïve假设电容器(在很大程度上)是“理想”设备，而事实上，它们不是。这些不希望的影响是由于所谓的内阻或等效串联电阻(ESR)。电容器的内阻是有限的，这是由其结构材料决定的。我们在前一篇文章中详细解释了电容器中的ESR和ESL。

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。在许多应用中，测量电容器的内阻变得非常重要。在本文中，我们将构建一个ESR计，并学习如何使用555定时器IC和晶体管测量电容器的ESR。

电容ESR测量

一开始，衡量ESR似乎是一项简单的任务。

通过施加恒定电流并测量被测器件上的压降，可以很容易地确定电阻。

如果我们对电容器施加恒流会怎样?电压线性上升并稳定在一个由电源电压决定的值，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-“电容器阻挡直流并传递交流”。

在做了一些简化的结论之后，我们了解到电容器基本上是高频短路，电容部分在电路中“短路”，所有的电压都在内阻上下降。

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和内阻(源的)形成了一个分压器，电阻的比值就是压降的比值，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端的波形。

零件清单

对于振荡器：

1. 555定时器- CMOS和双极都可以很好地工作，但建议CMOS用于高频

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

动力阶段：

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工作。

3. 560Ω基极电阻

4. 47Ω输出电阻-这可以是任何从10Ω到100Ω。

线路图

下面是这个ESR电容测试仪电路的电路图

该ESR仪表电路可分为两个部分，555定时器和输出级。

1. 555振荡器：

555电路是一种传统的稳定多谐振荡器，它能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工作。100K的锅允许频率调谐，以获得尽可能低的电压横跨帽。

2. 动力阶段：

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，使用了带串联电阻的推挽输出级。电阻器提供输出阻抗。

以下是ESR仪表电路的完整硬件外观：

计算电容器的ESR

由分压器方程，我们推导出如下公式：

其中ESR是电容器的内阻，VCAP是穿过电容器的信号(在节点CAP+处测量)，ROUTPUT是功率级的输出电阻(这里是47欧姆)，VOUTPUT是在电路中A点测量的输出信号电压。

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

首先，在A点测量峰对峰电压，在阻抗之前进行记录。然后连接电容器。放大，直到你看到方波。转动锅，直到波形不再变小。

根据电容器的类型，所产生的波形的峰值电压应该在几十或几百毫伏之间。

示例：测量100uf电解电容的ESR

以下是功率级的原始输出波形：

这是电容处的电压。注意所有叠加在信号上的噪声——测量时要小心。

将这些值代入公式，我们得到ESR为198mΩ。

电容的ESR是设计电源电路时的一个重要参数，本文设计了一个基于555定时器的简易ESR测量装置。

本文编译自circuitdigest