适合业余爱好者DIY的高精度数字电桥

xjw01

已发布新版。0.3%精度的LCR，不在放在此贴了。

xjw01

回复  收音机胆胆


    *眼看人低。
fickle 发表于 2011-12-11 18:14

    呵呵，这样的回复何必。小心版主有意见。

xjw01

恩，后面还有2座大山。

1、高阻测量 需要些技巧。（小电阻测量，呵呵，真敢用20欧姆，也不怕烧了运放？） ...
fickle 发表于 2011-12-11 00:21

    用20欧，是不会烧的。
TL084的负载能力很弱，内部有限流的。
此电路实际负载是40欧。
负载20欧以下才会失真。
峰值200mV，低阻档最大峰值电流只有200/40=5mA，平均电流是3mA，5V电压下，TL082一点不发热。

飘叶

留个名，将来好找

xjw01

不要忘了，电容或者电感储能元件。怎么使个100欧以上的电阻？
fickle 发表于 2011-12-12 00:17

您的这些问题，通通是各种可能的误差的范围及来源不明确造成的。电阻的阻值你想到了使用万用表直接校准，其它的手段没很好的运用。你也可以拿一个20欧电阻，用你的LCR表测测，看看它的残余电感有多少，是否会影响到LCR的精度。
为什么我用了20欧的电阻，D值还可以达到0.003（实际测试，在正负0.002以内的）？
色环电阻的结构，决定了它的残余电抗是很小的。铁脚电阻大一些，但依然可以忽略。它的残余值是0.1uH以下的，一般只有0.0x uH
1米长度的铜线，也只有1uH左右的电感，电阻那么小，能有多少电感。感抗相对于20欧电阻，是可以忽略的。可以简单的说，色环的电阻的工作频率可以达到几十兆赫，甚至达到100MHz以上，在高频器件中也是常用，它的频率特性比运放要好，用于10kHz电桥，是没有问题的。

xjw01

高阻电阻也有同样道理：
色环电阻两引脚之间的布电容，是远小于1pF的。
单位长度电容，按0.05pF/cm估算即可。
电阻引脚长度按3cm（只计算一只即可）那么分布容是0.15pF
而且，这个电容包括它对地的电容，所以，引脚间的分布电容可以忽略。

单位长度电容的概念：10cm长导线，对地电容约1pF，如果它与地之间的距离较大，距离比线的长度还要大，那么这个分布电容还会更小。导线之间的分布电容，就按对地电容的一半估计
以上只是个估值，不精确，但可以用来判断，那些分布参数对校准音频LCR有影响。

xjw01

我采用100k电阻校准100k档相位，电阻本身引入的分布电容误差约0.1pF，不会超过0.2pF
0.2pF，对于7.8kHz，电抗约90M欧，电阻Q值估计为0.1M/90M=0.001，我实际校准实，就按0来处理。
校准后，接上高Q电容测试（3000Q电容），LCR表自动显示为999Q，即D值小于0.001或0，精准无误。注：大于999的Q值，本表全部显示为999

xjw01

总之，相位问题，在LCR表中是比较重要的。如果相位问题不解决，只能当做普通的LC表来用，用于测量主要参数，次要参数是测不准的。
你的LCR表，相位误差是个大问题，弄到最后，连电阻的D值/Q值都没弄明白。说明，你的LCR表相位混乱，须设计合适的方法校准它。不要试图用电阻逐点拟合校准，这是很费事的，而且效果不好，要找出引起相位误差的原因，然后有针对性的校准。
校准后，要注意电阻、电感、电容三者D、Q的相互验证。单单验证电阻，容易失误。

苹果

焊了一天还没焊完，楼主能提供一下最新版的PCB图吗，对比以前的图有点头大

xjw01

1、1、我一开始，就指出仅有电阻校准相位是不行的，见223楼的帖子。呵呵，怎么成了我的不是？

  2、你的表，1M - 10M 测量电阻误差那么大，就敢说同等容量电容D值（标志测量精度值）如何如何，是不是太牵强？
       呵呵，这个要说的具体点。
       比如1pf电容，在1kHz测量阻抗大概1M左右；10kHz，阻抗10M左右。
       首先测量电阻10M左右准确，才能测量1pf电容。（高精度电阻最容易取得）
       而现在，那种糟糕高阻抗测量电阻精度，来说小电容D值如何如何，你觉得符合逻辑么？
       归结一点，把高容量电阻测对了，再谈小电容测量。
      ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
       我都能知道你问题出在哪里，好好研究下q表测量原理，再看看不同频率下，q值的变化。呵呵，此q值而非彼q值。fickle 发表于 2011-12-12 19:21

唉，我都不知道要与你说什么才好。我的Q表，是我自己设计的，精度达到甚至超过了HP Q表，当时还出了20几块板子给坛友，他们当中有几个都有HP Q表，他们DIY的结果，与HP Q表几乎一字不差，DIY Q表，测得线圈750，HP Q表上也会上750，不会是800。Q表擅长测量高Q，价格昂贵，二手国产表精度不好，测Q范围小，进口表上万元，所以当时很多坛友花大力气DIY Q表。
高Q测量中，Q表的精度不是普通LCR表能比的，0.01%的LCR表，也很难与它较量。制作高精度的Q表，是很难，比LCR表要难得多，要非常注意高频工艺，消除分布参数的影响。
我测量高阻误差，是噪声引起的，它引起相位误差在真值附近跳动，并不明显引起相位偏移。如果用Q表工艺来处理，这些噪声可以消除得干干静静的。
用Q表测定线圈的Q值，在7.8kHz下，得到的结果是与LCR表相同的。足已证明相位精度达到了要求。这块Q表可以工作在10kHz至10MHz范围，可以用来验证LCR表的精度。
小电容的Q值是非常高的，它们是无极性介质做成的，D值基本上是常数，考虑到封装引入的一些损耗，Q值会随频率变化一点，但变化不大的。你那个1pF电容，Q值会很高的，不会是十几Q的。不知你明白了没。
我手上有不少高Q电容，都可当做基准电容来验证的。这是当时研究Q表、矿收音机时买的。如果你对手上的那个1pF的Q值不明确，你可以用优质75-5视频传输线制作1至2pF电容，它的Q值也非常高。如果它的Q值低，是无法进行远距离视频传输的。接到你的LCR表测试了，你就知道LCR表是否准确了。
电阻是可以用来校准相位的。有个前提就是，你的鉴相器本身要准确且信号源谐波失真要小。相位校准不是简单的把残余值减去就可以，要进行坐标旋转才能得到。
还有一种方法，用包装用的泡沫作为电容的介质，用镀金片作极板，也可以得到超高Q的电容。用铝板，Q值稍低一些。如果用铝板，要用干净的板子，最好用放大镜观察其表面，不可有杂质，也可以用1000V的摇表，摇到无穷大，说明此电容超高Q
我是告诉你一些高Q电容的简易制作方法，你动手做一下，并不难的。不要一直坚信那个1pF电容是十几Q

高Q值电容有个特点：1、直流绝缘电阻超高，用摇表摇出无穷大。2、干净，无杂质。3、绝缘材质表面光滑不易受潮4、体积大、片距大，抗漏电 5、无极性介质，如PP、PE、聚乙烯、聚四氟乙烯，其中，聚四氟乙烯最历害，千年不朽且高Q，PE也很历害。

我再强调：高Q电容，在不同频率下，Q值基本是常数，它们是无极性材质的。比如，手上的高Q电容，在我的LCR表上测量（可测量的量程内），不论那个频率测，Q值都是999，不会出现100Hz低Q，7.8kHz高Q的现象。