请教高人，解说一下这个国外的数字esr表原理

taotaoliu199

这个国外的esr表研究了一下，图附带的文档翻译了一下，没完全搞明白原理，请哪位老师指导一下。

taotaoliu199

图片怎么这么模糊

taotaoliu199

用附件再发一下看看清晰度

jimtien

显然这个是脉冲法，基本原理就是用一个极窄的脉冲电流给电容充电，由于充电时间极短，电容还来不及充电，所以电容上积累的电压正比于ESR

taotaoliu199

用附件发一次

taotaoliu199

脉冲计数测esr明白，只他的比较器部分引脚如何工作没明白

小鬼头

taotaoliu199 发表于 2023-11-29 11:20
脉冲计数测esr明白，只他的比较器部分引脚如何工作没明白

p27引脚控制锯齿波发生器电路，以SR=I/C的电压速率产生随时间而线性上升的斜坡波形。其电压通过p33输送给比较器，与p31的电压进行比较。

p31检测的电压近似为esr*Ic（经过放大后的），Ic是mcu控制选择的固定恒流充电电流。这个电流分3档，分别对应3个测试量程（实际上是控制led数码管的小数点显示位置）。

单次测量过程是：

1、mcu控制开启恒流源，以固定电流给被测电容充电。这个充电是周期性的，一个周期里充电数ms，放电（大电流放电）数百us。这样一来，无论经过多少个周期，电容两端的电压，纯电容部分的升压很少（因为仅充电数ms），与esr压降相比，基本可以忽略（电容容量太小时则不能忽略，见后述）。

2、mcu在开启恒流源进行充电的同时，也开启锯齿波的产生。

3、mcu通过比较器监测p31、p33的电压，同时开启内部计数器（计算第1项的恒流充电的周期数）。当监测到p33的电压升高至高于p31电压时，比较器翻转，就停止计数，把这个计数结果作为esr数值直接显示在led数码管上，并让计数器和锯齿波电路复位，以准备下一次测量。

4、如果在第3步过程中，计数器的计数超过某个值，还没出现比较器的翻转，那么，mcu就控制改换恒流充电电流，再重新作测量。

从整个电路的esr检出方式来看，他在本质上，与指针表esr一样，基本同属于容抗法。因此，将会呈现出指针式esr表的测量特点：当电容容量足够大时，测到的是esr，容量足够小时，测到的是容抗。

这个电路设计比较聪明，运用了类似icl7106双斜积分ad的方法，无需使用专门的AD器件，就能获得普通电路所需的电压测量功能。

jimtien

充电8μs，放电492μs，加起来就是500μs，即每500μs测试一次。测量的关键就是充电脉宽极短，这是与容抗法不同的地方。

小鬼头

jimtien 发表于 2023-11-30 17:48
充电8μs，放电492μs，加起来就是500μs，即每500μs测试一次。测量的关键就是充电脉宽极短，这是与容抗法 ...

1、充电的时长是8mS，不是8uS。

2、如果要测真正的esr，需要采用虚实分离的测量（至少要检出2个电压），这电路显然不是。

3、这个电路检出的电压是电容两端的电压，此电压是esr压降与纯电容电压的叠加/矢量和。

4、普通的容抗测试方法，是以某个频率的AC电流对被测电容激励，检测时，检出的对象就是第3点所说的电压。容量越大，纯电容电压越小，这时才有较高的测量准确度。

5、本电路不是以固定频率的AC电流激励，而是以方波电流进行激励。虽然其测试信号的频谱与第4点不同，但最关键的激励、检出方法在本质上是一样的。

6、前面英文资料里，已给出的测量注意事项（被测电容的容量需大于1uF），跟指针式esr表使用要求几乎完全一样，而这正是容抗法的局限性所带来的。

jimtien

小鬼头 发表于 2023-11-30 19:56
1、充电的时长是8mS，不是8uS。

2、如果要测真正的esr，需要采用虚实分离的测量（至少要检出2个电压） ...

把全文看完，就知道你看见的那个8ms实际上是文章的笔误，因为前后对不上。8μs 在文中出现两次，并且与492us，500us 在算式上符合。就算是8ms也不能得出是用方波测试啊。这种测试ESR的方法实际上与德国的那个 TransistorTester 类似，并不是你说的"容抗法“

小鬼头

jimtien 发表于 2023-11-30 20:31
把全文看完，就知道你看见的那个8ms实际上是文章的笔误，因为前后对不上。8μs 在文中出现两次，并且与49 ...

我细看了一下英文资料，确实是8us。之前只看了其中一二段英文，而这部分英文恰好是错写成8ms。

即使是8uS，我上一个帖子的其他内容并无差错。。。。退一步说，假如不是容抗法，那你说他采用的是什么方法？

你可能会说是脉冲法。但这是从另一个角度（激励环节）来称呼的，而不是站在原来角度（检出环节）。

ps：我之前在思考这个电路的等效测试频率时，也在奇怪：8ms的方波测试周期，其等效测试基频约120hz，为啥他要求待测电容的容量不小于1uF，与100khz指针式esr表的要求几乎完全一致。

jimtien

一个名称而已，不重要。
我之所以说这不是所谓容抗法，因为它的测量结果与频率无关，只与脉宽有关，理论上一个脉冲即可，数字示波器捕捉可行？

理想的测量点是图中的位置，实际上做不到，加上电容ESL、连线电感的影响，实际只能测平均电压。脉宽窄，电容充电时间短，电压上升小，平均电压才越接近理论测量点的电压值。当然太窄也不行。电容也不能太小，否则电容电压上升太快。

washu

小鬼头 发表于 2023-11-30 23:41
...你可能会说是脉冲法。但这是从另一个角度（激励环节）来称呼的，而不是站在原来角度（检出环节）。

从检出环节看，你的所谓容抗法需要对电容两端电压进行检波（整流），得到一个直流电，然后测量该直流电的大小，显然这是因为你用的指针表头的缘故。

而楼主这个设计以及 TT 不需要检波，所以更加不宜称之为容抗法 你说这个脉冲法，确实是个不错的称呼，可有效区别容抗法、该法和实虚分离三种测量原理。

washu

jimtien 发表于 2023-11-30 20:31
...这种测试ESR的方法实际上与德国的那个 TransistorTester 类似，并不是你说的"容抗法“

是的，TT 使用的单片机更加现代一些，内置 ADC、PGA（G=20，话说为毛这个前置放大器也是 G=20），省掉了它的一大堆外围电路。

但 TT 不提供多个测试电流，不知道是为了简化设计还是这样就足够了？

此外 TT 具有对电容进行 悬空 测试和反向测试步骤，可能这样结果更准确？

这些都建立在“更现代”的单片机特性上，AVR 的 IO 具有强推挽三态输出，楼主这个设计用的单片机，应该比较古老，只有集电极开路输出（不清楚没用过）而无法这样设计（或者说这样设计会导致外围电路过度复杂）。

无论如何（容抗法或本法）测量出来的结果都是 Xc 和 ESR 的矢量和，当待测电容不是很大的时候，误差会相对较大，特别是薄膜电容，TT 的测试结果可以说上天了 我想过如果将电容量转换为 Xc 并予以扣除，对单片机来说不是一个复杂的计算，不知道 TT 设计者有否考虑或者这样做会引入其它误差而并未这样设计（只是想了想没做其它验证）

小鬼头

jimtien 发表于 2023-12-1 09:56
一个名称而已，不重要。
我之所以说这不是所谓容抗法，因为它的测量结果与频率无关，只与脉宽有关，理论上 ...

你还没转过弯来。

因为我称呼他为容抗法，是站在检出测试信号的角度说的。如果你要否定，那就应该指出他是另一种检出信号的测量方法，比如指出他是虚实分离的检出信号测量方法、或其他的检出信号测量方法。除了容抗法、虚实分离法外，还有没有第三种方法，我不知道（我知识有限）。

你称他脉冲法（或者是方波法），是站在激励信号的角度说。你把他说成是脉冲法/方波法（我承认这种称呼也是正确的），并不是对容抗法的否定。因为脉冲法/方波法与容抗法两者之间，不是非此即彼的关系，而是可以共存的。

我后期设计的指针式esr表（没在论坛里公开过）就是一例。他采用100khz方波做激励，其他电路照搬我原来的设计。对于我这块表来说，他采用的既是方波法，又是容抗法。

再回头看一楼的电路原理，他与我的方波指针式esr表的测量区别，其实关键就在于mcu具有“记忆”能力。他只需us级的测量就能得到结果，通过记忆能力把瞬时测得的数据，以持续的时间方式显示出来。而我的指针式esr表就没有这个条件，需要有连续的周期性的方波进行激励，否则，指针就不能被驱动到指向测量结果所对应的位置。

再从频域与时域关系的角度看。1楼esr表的有效激励信号，虽然仅是数量很有限的脉冲，但等效于多个不同频率的正弦波合成信号进行激励，这个信号像我的指针式esr表那样加在待测电容上，而且整块表还像我的指针式esr表那样，对电容引脚两端的“矢量和”电压进行测量后就直接给出结果。可见，1楼esr表跟我设计的指针式esr表在测量机理上是完全一样的，都是测量“容抗”。