适合业余爱好者DIY的高精度数字电桥

xjw01

许老师，LCR表直接装进铁质机壳中是否影响性能
苹果 发表于 2011-12-3 10:24

    如果是精密型LCR表，工作频率又高，这时候对材料的要求就会变得比较严格。

铁壳机箱是一块铁，当线圈距离它较近时，他会改变大型线圈的Q值。Q表是不宜使用铁壳的，否则容易造成Q值下降。这个LCR表，什么壳都可以。
机壳材料损耗，对于Q大于500，才容易表现出来。而且要求LCR表要有足够的Q值分辨力，500Q值，至少也得分辨到10Q才有可能分辨出铁壳机箱的影响。而且Q=500时，尽量做到Q值误差小于5%（中波频段一般做到了1%至2%左右没问题）
如果换算为D值，即Q=500对应D=0.00200，Q=510对应D=0.00196
这就要求LCR表的D值有效分辨能力达到0.00004，D值精度也得达到0.00004才好，有这等精度的LCR表可能不易制做的。优于0.01%的电桥才有办法。现在这个LCR表的D值精度只有0.003，而且工作在低频。精度再提高100倍，频率再提高10倍，那么这台LCR机壳最好用铝壳的。

苹果

原想装在电脑电源壳子里的，现在看还是找铝壳吧，您用的小型继电器我找不到，厂里这种欧姆龙的继电器很多，我不把继电器焊在板子上了，只接开点，继电器电源也不从板子上取，直接接在变压器的另一组电源上，用机械开关直接控制继电器，现在问题是引线过长是否影响表的性能

苹果

回复 260# xjw01


    还有我只有三位半的表，如何搭建电桥筛选电阻，谢谢

xjw01

这个表，相对于LC表来说，精度是很好的。
相对于精密电桥来说，精度还相差很远的。
所以，机壳是无所谓的，用铝壳的比较贵。铝壳有屏蔽作用，抗干扰能力比较强。这个表的PCB布局，有点对不住铝壳表。
继电器引线过长，对LCR表的高阻档是有影响的。
PCB板的设计也不严格（面积太小，没有做好隔离与屏蔽），互相干扰严重，造成100pF以下的Q值是无法测量的。
继电器引线加长后，情况会变得更糟一些。

不过，个人建议，不必关心100pF以下电容Q值的测定问题。就是成品10kHz的LCR表，测量这类电容的Q值，也不见很靠谱。TH2822干脆不给出50pF以下D值精度用一个“*”号表示。
100pF以下电容的损耗特性，也不大适合用低频电桥来测量。100pF以下瓷片电容，D值一般在1000以上（D值小于0.001），大部分手持D值精度只有0.002或更差，测不了这样的电容。

可以接上继电器以后试一试。用7.8kHz，100k欧档，表笔开路，显示残余电容。如果残余电容跳动+-0.05pF，说明干扰比较大。表笔采用7cm长度引线即可。长度太大，干扰越大，会跳得更历害。

测小电容时，要扣除残余电容。
如，测得容量是7.2pF，残余电容4.1pF，那么这个电容是7.2-4.1=2.1pF
实际上，两表笔的相对距离改变，就足已造成残余电容变化0.2pF，因为表笔这间有分而电容

xjw01

回复  xjw01


    还有我只有三位半的表，如何搭建电桥筛选电阻，谢谢
苹果 发表于 2011-12-3 16:48

    搭桥，是为了减小接触电阻的影响。
用三位表，就不必搭桥了。反正三位半表的精度不高。
测20欧电阻时，一定要扣除表笔的残余电阻

xjw01

用塑料壳或铝壳的吧。
铁壳的对电感测量影响很大。特别是磁棒线圈，造近铁壳，电感量狂变。

sdgd

盼等许老师的印制板

ljj8580

盼等许老师的印制板  不会程序不知能装不

xjw01

校准程序有误，故更新。
程序.rar (270.96 KB, 下载次数: 402)

2011-12-6 13:50 上传

点击文件名下载附件

苹果

找到铝壳了

sxzxy

我要一套怎么打款？
可以淘宝交易吗？ 再问一下主板断电后能不能在路测量电容的容量和esr？

xjw01

LCR电桥测量ESR的精度比较高的，灵敏度下限也很大。两线法可以测到5毫欧水平。四线法可以测到1毫欧ESR。
不过，我这个LCR表没有短路清零，只打算做一个开路清零。
这个LCR表没有专门设置一个电解电容ESR测量菜单。如果大家需要，到时设计这样一个菜单，操作起来就更方便了。

坛友开发了很多ESR有专用表，估计会更好用一些。这个LCR表不是专门针对一个ESR测量，而是同时测量L、C、R、D各种参数的，所以操作起来会相对复杂一些。
LCR表测量ESR会得到更高的精度，由于电解电容的ESR在不同测试条件下测值有所不同，所以测值一般也是做为参考值。

坛友验证ESR表准确性时，常用这个方法：一个电阻R，与一个电容串联，如果R=0.01欧，电容ESR=0.10欧，好么串联后，总ESR=0.11欧，以此验证ESR表的准确性。
在我这个LCR表，这么测量，不会得到0.11欧的，还要扣除表笔电阻才行，因这个表没有提供短路清零功能。
如，测得电阻R=0.023欧，电容ESR=0.033欧，表笔短路电阻0.013欧，那么测得总将是ESR=0.043欧，而不是0.056欧，因上，实际ESR=(0.023-0.013) + (0.033-0.013)=0.030欧。
这就是说，没有帮助用户扣除表笔电阻，用起来会麻烦一些，除非加一个ESR专用菜单，替用户操除表笔电阻。

xjw01

本表测量CBB22/630V电容的ESR，基本上无能为力。这种电容在7.8kHz时的Q值太高，要准确测出它的ESR比较困难。但CL /630V电容的ESR是可以测量的。
电解电容的Q值很低，ESR很容易测量的。
CBB22/630V的铁脚电容，在10kHz以下，Q值非常高。在1MHz频率下，Q值很低，ESR不理想。
CL/630V的铜脚电容，在10kHz以下，Q值不高，Q值100多，但铜脚电容在高频时ESR不会增加很多，高频性能还是很好。
所以，CBB电容在高频时，ESR不一定比CL电容好，还要看它是铜脚的还是铁脚的。

xjw01

"自由轴测量的原理"

一听这个词，就觉得可笑。不知道哪里冒出这个词，查遍了所有lcr设计的英文文献，包括最早开源的digibridge，再有安捷伦的阻抗手册，从头到尾都没有这个词。（呵呵，国内的技术文献，哎，怎么说呢，能做出实际的东东，简直是奇迹。不过，自由轴测量这个名词抄来抄去，名声很大，不过确实很误事。）

我想，lcr设计的理论，在数学上叫相关性理论，演绎到电路设计上成为同步检测或者锁相放大器。（ezm设计的esr电路，就使用同步检测，这确实是科学）。确实，同步检测要求0和90的变换，但这和什么自由轴没关系。

从你的设计的电路，就可以看到深受其害。其实俄版后面的7135，怎么也比你这个10为adc好吧？
即使不想沿用别人电路，使用2400也很不错。

可惜，你被这个自由轴误导了。fickle 发表于 2011-11-24 20:31

昨天，我无意中在
http://www.ourdev.cn/bbs/bbs_con ... kle&bbs_id=9999
看到了你的大作的电路原理图。
看了电路，前端输入，设计成那个样子，难怪测量1pF电容感到困难。


号称10kHz的10M欧D值精度0.01水平，与你测pF级电容显示20Q，显然不是0.01精度。
你用了猛料，也不过得到0.25%电阻精度。D值精度上不去，反而责怪tan函数是非线性。对LCR电桥的各模块的技术性能及设计目标一知半解，想提升相位精度也不容易。你现在连自由轴原理都没弄明白，说什么滤波器移相会造成严重相位误差，真有你的。

你测量1pF电容，得到Rs=-1.59M欧，实际上，1pF电容在10kHz下容抗是16M，而这时测得Rs为负的1.59M，说明D值精度远没有达到0.01（@10M欧,10kHz）
当然，不能因为测量1pF电容时D值精度不好，就否定LCR表的精度，但是你也不能虽便说10M欧下可以得到0.01的D值精度。

xjw01

手上没有1pF电容，就已1.8pF电容为例，我的LCR表测得结果是：
测量1.8pF电容，精度也很好，但Q（或D值）值精度不好。
1.8pF电容，是采用一小段优质的75-3视频电缆制作的。这样制作的电容，Q值是很高的。它是聚乙烯材料制作的。
容量主要在1.79pF到1.81pF之间跳动（最大跳动+-0.02pF）
开路残余的测量：把虚地表笔接在电缆内芯的绝缘皮上，然后清零LCR
Q实测结果是：在35至999(本表的最大测值)之间跳动，大部分在70至999之间跳。相当于D值在0.03与0之间跳动。虽然精度底，但也可以把应出该电容是高Q电容，与Q表测值相对一致。
Q值跳动是噪声及谐波干扰造成的。这与PCB结构及屏蔽措施有关。我采用简易表笔，噪声干扰会更加严重。


开路残余

电缆的Q值及电容