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




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

Комментарии:

Оставить комментарий