цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Как измерить эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора с помощью осциллографа

Как измерить эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора с помощью осциллографа

Автор: Mike(admin) от 12-08-2019, 05:55

Устройство измерения эквивалентного последовательного сопротивления своими руками


Конденсаторы работают оптимально и надежно, пока вы не дойдете до точки, где источник питания выходит из строя или отказывается работать оптимально. И если проблема заключается в шуме, есть простое решение, вы просто добавляете больше конденсаторов. Но это не решает проблему в корне.


Как измерить эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора с помощью осциллографа

Проблема возникает из наивного предположения, что конденсаторы (в значительной степени) являются «идеальными» устройствами, хотя на самом деле это не так. Эти нежелательные эффекты происходят из-за того, что называется внутренним сопротивлением или эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR). Конденсаторы имеют конечное внутреннее сопротивление из-за материалов, используемых в их конструкции.


Конденсаторы разных типов имеют разные диапазоны ESR. Например, электролитические конденсаторы в целом имеют более высокие значения ESR, чем керамические конденсаторы. Для многих приложений становится важным измерение внутреннего сопротивления конденсаторов. И сегодня в этой статье мы создадим измеритель эквивалентного последовательного сопротивления и узнаем, как измерить ESR конденсатора, используя таймер 555 и транзисторы.


Вначале измерение ESR может показаться легкой задачей. Сопротивление может быть легко определено путем подачи постоянного тока и измерения падения напряжения на тестируемом устройстве. Что если мы подадим постоянный ток на конденсатор? Напряжение возрастет линейно и установится на уровне, определяемом напряжением питания, которое (для наших целей) бесполезно.


В этот момент пришло время вернуться к тому, чему мы научились в школе: «Конденсаторы блокируют постоянный ток и пропускают переменный ток». Сделав несколько упрощающих выводов, мы понимаем, что конденсаторы – это, по сути, короткое замыкание на высоких частотах, а емкостная часть «закорочена» из цепи, и все напряжение падает на внутреннем сопротивлении.


Преимущество этого метода состоит в том, что нам даже не нужно знать ток, если мы знаем внутреннее сопротивление используемого источника сигнала, потому что теперь ESR и внутреннее сопротивление (источника) образуют делитель напряжения, отношение сопротивление – это отношение падений напряжения. Для измерения сигналов на входе и на конденсаторе используется осциллограф.


Ниже приведена принципиальная схема устройства измерения эквивалентного последовательного сопротивления.


Принципиальная схема устройства измерения эквивалентного последовательного сопротивления

Эту схему измерения ESR можно разделить на две части: таймер 555 и выходной каскад. Схема 555 представляет собой обычный нестабильный мультивибратор, который выдает прямоугольный сигнал с частотой в несколько сотен килогерц. На этой частоте почти все конденсаторы действуют как короткое замыкание. Потенциометр 100 кОм позволяет настраивать частоту, чтобы получить минимально возможное напряжение на конденсаторе.


Выходной каскад – это обходной путь другой проблемы. Мы могли бы напрямую подключить конденсатор к выходу таймера 555, но тогда нам нужно было бы точно знать выходной импеданс. Чтобы устранить это, используется двухтактный выходной каскад с последовательным резистором. Резистор обеспечивает выходное сопротивление. Вот как выглядит все оборудование этой схемы вживую.


Как измерить эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора с помощью осциллографа

Из уравнения делителя напряжения выводим следующую формулу: ESR = (Uконденсатора • Rвыхода) / (Uвыхода – Vконденсатора).


При использовании этой схемы рекомендуется установить щуп на 1X, чтобы увеличить чувствительность и уменьшить полосу пропускания, чтобы избавиться от некоторого шума и сделать точное измерение. Сначала измеряется пиковое напряжение в точке A. Затем конденсатор подключается. Увеличьте изображение, пока не увидите прямоугольную волну. Вращайте ручку потенциометра, пока форма волны не станет меньше. В зависимости от типа конденсатора, пиковое напряжение результирующего сигнала должно составлять порядка нескольких десятков или сотен милливольт.


Вот пример измерения ESR для электролитического конденсатора 100 мкФ. Исходный выходной сигнал каскада мощности:


Как измерить эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора с помощью осциллографа

А вот и напряжение на конденсаторе. Обратите внимание на весь шум, наложенный на сигнал – будьте осторожны с измерением.


Как измерить эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора с помощью осциллографа

Подставляя значения в формулу, мы получаем ESR = 198 мОм.




© digitrode.ru


Теги: конденсатор



   Благодарим Вас за интерес к информационному проекту digitrode.ru.
   Если Вы хотите, чтобы интересные и полезные материалы выходили чаще, и было меньше рекламы,
   Вы можее поддержать наш проект, пожертвовав любую сумму на его развитие.


Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий