0.3%精度LCR数字电桥

washu

xjw01 发表于 2012-3-16 22:27
你那个266pF的云母电容，100.0kHz下测值，Q值高达数万。不知是哪里买的。如果可以达到这么高的Q值，可以 ...

淘宝上找到的据说是日化银云母电容，云母电容的容量不大，但品质不错，本来想拿来做自制简易 LC 谐振电桥的参考电容的，后来因为各种原因这个项目搁浅了，后来，后来就开始找商品 LCR 了

这台 3522 是低频电桥，DC-100KHZ 的；3532 才能到 5MHZ，可惜了，没抢到 3532。

这台电桥是坏的，输出部分坏掉了，变成方波了



从昨晚捣鼓到现在，只是把这个部分修好了，是功放 LM623 之前的前放 OPA2134 的一半环路电阻开路了，进入 OPA2134 的正弦波是对的



出来就是达到正负电源的方波



修复后没问题了，但只是功能没问题了，



测试精度有很大的问题，阻抗 10K 欧以上 and 频率 10KHZ 以上，不对的

9.999KHZ 时，测试 20K 塑料块，是正确的



塑料块的频域响应在 <1MHZ 都是很平直的，但是，把频率提一点点，到 10.001KHZ，不对了



但是 10K 欧以下，测试过 200 欧和 1 欧，从 DC-100KHZ 似乎都是没问题的。这个问题不知道是有关电路出了问题还是校准参数出了问题，而且跟麻烦的是，LCR 电桥除了阻抗测试，还要得知频率和相位角才能计算出电容电感 D/Q...，那么即使是纯电阻测试值正确了，频率也可以用频率计对照，可是鉴相器是否正确工作、相位角的校准参数对不对，也是未知数...

washu

xjw01 发表于 2012-3-16 22:24
频率字符隔得太开了。我刚才也看了好久才明白是37kHz

拆修的时候拍了几张内部图，看样子是用两颗 AD9831 的低频 DDS 做的测试正交信号源，AD7945 乘算 DAC 不知道是电平设置还是鉴相？ADC 似乎是 ADS7809 高速 ADC，鉴相器嘛

模拟部分不是非常复杂，记得 xjw01 老师上次用 DDS 做过一个交流电压校准源，不如也把它用于电桥吧，仿照这个的结构 好像任意频率电桥还是很少见的，安捷伦的基本天价。




箭头处是更换的电阻

xjw01

washu 发表于 2012-3-16 22:49
淘宝上找到的据说是日化银云母电容，云母电容的容量不大，但品质不错，本来想拿来做自制简易 LC 谐振电桥 ...

你可能低估了商品化的0.1%以上精密电桥的能力了.
20k方块电阻,测成 19.991k,这样的结果是比较糟,仅比DIY的LCR好一点.DIY的LCR就已经可以测到19.98至20.02左右
精密LCR,通常要测到19.999或20.000,或各分档多一字也不要紧,即19.998或20.002,误差现再大一些就不好了.
你这块表,小于10kHz也要调校的.
10kHz以上,可能是故障了.

云母电容的Q值,一般只有几千,刚才查了一下,你这块LCR是0.08%精度,所以无法测准它的Q值.我觉得那个云母还是不能用于Q表.

xjw01

washu 发表于 2012-3-16 22:32 [url=forum.php?mod=redirect&goto=findpost&pid=3653913&ptid=231933 "其实这个应该是电容的相频特性，从容性向感性转换了，在相位角为 0 度时自写真的电容的 Z/Rs，应该就是电容的实际 ESR，它是最小值，小于这个频率或者大于这个频率，测试出的 ESR 都会变大。"

自 谐 振 时 ,ESR不 一 定 最 小 的 .而 是 电 抗 为 零 ,不 是 ESR最 小 .

电 容 的 ESR是 随 频 率 变 化 的 .

washu

xjw01 发表于 2012-3-17 09:47
你可能低估了商品化的0.1%以上精密电桥的能力了.
20k方块电阻,测成 19.991k,这样的结果是比较糟,仅比D ...

多年未校准且工作环境恶劣，到手时 PCB 上灰尘很重，清洗后焊锡管脚上的腐蚀痕迹都很明显，因此误差很大也是正常的，而你说的 DIY 的 LCR，毕竟你的误差范围是指刚做好校准的时候，过得几年这个还是不好说的，其实这个电桥的手册中的指标并不是很好的，用 Z=100K OHM、f=10KHZ 查表计算得知 Z 的精度是 0.228%，最低下限是 Z=19.954K（不记温度系数和夹具）

所以并非我低估了商品 LCR 的准确度，而是它的手册还真的是这样写的，因此我觉得测试值 19.991K 已经不错了，0.005% 的误差而已。

另外 D/Q 值的误差应该可以从 θ 的误差得知吧？查表计算了一下，266p 云母应该落在 Z=10K、f=100K 量程，θ 的误差大概是 0.13%，Q=tanθ=D^-1，但由于 D 值的分辨率是 0.00001（Q 值范围 0.01-999.99），所以是不可能推测出很高的 Q 值的，毕竟这个是低频电桥而不是 Q 表吧   不知道 MHZ-GHZ 级的电桥能不能






从公式和表格上看，<1K Range 精度才比较高，事实上测试 200 欧塑料块，它的结果也更理想

xjw01

你 把 误 差 算 错 了 ,测 成 19.991,误 并 是 0.05%,不 是 0.005%
如 果 只 是 个 别 点 误 差 0.05%,那 当 然 不 要 紧 .如 果 普 遍 误 差 0.05%,那 说 明 这 台 表 精 度 达 不 到 我 们 习 惯 上 说 的 0.1%或 0.08%,
不 必 理 会 手 册 上 复 杂 的 误 差 公 式 .低 频 电 桥 使 用 简 简 算 法 即 可 .主 量 程 内 关 于 误 差 的 描 述 ,基 本 上 只 要 一 个 参 数 即 可 .

我 那 个 LCR,总 体 精 度 还 好 .测 量 20k这 样 的 电 阻 ,可 以 达 到 19.999这 类 的 显 示 .
就 是 50Hz频 率 下 ,误 差 达 到 了 0.1%,相 校 准 ,但 不 知 如 何 校 准 .

washu

xjw01 发表于 2012-3-17 12:09
你 把 误 差 算 错 了 ,测 成 19.991,误 并 是 0.05%,不 是 0.005%
如 果 只 是 个 别 点 误 差 0.05%,那  ...

阿，确实，计算的时候不小心了，0.045%   这个是有点大了，不过指标上是 0.228%，这个只能算合格   

200 欧和 1K 塑料快，测试结果还是很好的，1K 大约是 0.007%，再考虑到塑料块本身的误差，这个是没有问题的。10K 塑料块可以使用 Z=10K 或 Z=100K 量程，此时就能看出问题了，Z=10K 量程下，f=9.999KHZ-20.001KHZ 它的误差都在 1 个字（9.9999-10.001，因为是全 5 位显示），但是 Z=100K 量程就不行了，f=10KHZ 下只有 9.9990（0.01%），10.001KHZ 就挂了。

另外 60K 塑料块，Z=100K，f=10KHZ，测试值是 59.993（0.0116），40K 塑料块 39.985（0.0375%），看来平坦度也不够，也就是说，Z=10K、1K 量程精度还是没问题的，当然更小的没有合适的电阻就不好测试了；Z=100K or up，就有严重的问题了。

xjw01

washu 发表于 2012-3-17 12:48
阿，确实，计算的时候不小心了，0.045%   这个是有点大了，不过指标上是 0.228%，这个只能算合格 :funk ...

我自己DIY LCR时，对LCR做了综合测试。LCR可能的误差来源做了不少评估。
平均实测误差在0.1%，那么标定为0.3%问题不大。即，按3倍
所以，类似的，台表如果标定为0.1%，那么平均误差最好要达到0.03%

xjw01

lnc 发表于 2012-3-16 22:33
不知测试线用的是什么材料，我找来高频线阻值太大，40CM长

四线法对线阻没有很特殊的要求。

lnc

商品与DIY是两码事，虽然目标相同，但不是本期话题，不懂也不敢评议。

shj117

有成品或套件吗？

xjw01

没有了。。

7r093

许老师，你好。我自己照葫芦画瓢做了这个LCR表，但是显示的是负值。如10k电阻显示-10.00-00.01k欧姆。还有显示数值后面的-00.01k是什么意思？偶第一次玩电桥，很多参数不会校准，好像说明跟新版菜单不同，我用20R档，1kHz测20欧姆电阻查看up: 2  dw: 2，正常吗？这个菜单我用的是Meun+R调出，说明好像是Meun+C.望指教。

xjw01

7r093 发表于 2012-3-17 18:20
许老师，你好。我自己照葫芦画瓢做了这个LCR表，但是显示的是负值。如10k电阻显示-10.00-00.01k欧姆。还有显 ...

显示up: 2  dw: 2是不正常的，可能是信号幅度不正确。

-00.01k表示电抗为-0.01k欧

xjw01

washu 发表于 2012-3-17 11:24
多年未校准且工作环境恶劣，到手时 PCB 上灰尘很重，清洗后焊锡管脚上的腐蚀痕迹都很明显，因此误差很大 ...

刚才在38度查了一下，最近那边出了不少LCR
你好象是买了http://bbs.38hot.net/read.php?tid=17387&page=1
价格挺高的，为什么不买全新的0.1%电桥，好象也只有4000多。