我设计的ESR表(可同时显示中小容量电容)

xjw01

新程序
加入更合理的相位校准参数。


esr程序.rar (59.85 KB, 下载次数: 950)

2012-4-9 20:10 上传

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二、校准
  要校三个参数，Vp和J0、J1。
Vp参数是幅度校准项，正确值应是0左右，单位是0.1%，信号幅度误差、限流电阻误差等，可以使用该参数综合校准。
J0参数是相位校准项，正确值应是15左右，单位是0.001弧度。
J1参数是相位第二校准项，正确值应是8左右。
校准前，如果J0与J1与推荐置相差太多，请先调到推荐值。
  1、用2cm粗铜线进行短路清零，这是第一步，是前提。
2、Vp幅值校准：接入一个15至20欧色环电阻。按Menu键，切换到Vp校准菜单，用“C”和“K”增减Vp值，使得R的显示值与被测电阻尽量接近。
3、J0相位校准：接入已知ESR的0.47uF/630V CBB电容（ESR一般在20至30毫欧）。按M键，切换到J0校准菜单，用“C”和“K”增减J0值，使得R的显示值与电容ESR尽量接近。
4、J1相位校准：接入已知ESR的0.22uF/630V CBB电容，校好ESR
5、重复一次J0与J1调校。
6、按住M键3秒钟，然后松开，将自动保存参数，屏上有提示。
7、再按M键，返回到ESR测量状态
如果觉得J0与J1调校复杂，直接把J1置为8，然后校准J0即可。

xjw01

使用以上方法校准，可以把高Q小电容ESR测量误差进一步降低。
0.2uF以下的，误差小等于0.01欧。
0.1uF的，误差小于0.04欧
注意：0.1uF的电容，在72kHz时容抗是22欧。如果Q=2000，那么esr是11毫欧。LCR数字电桥测量这么高Q值的电容，也不一定测得准，因此，实际上我们已没有特别好的校准比对方案。所以，校准时采用0.47uF与0.22uF电容。校准后，如果测0.1uF不满意，调整一下J1，然后重校J0

xjw01

用方波做为激励信号源，要求使用恒流源才能得到线性的ESR测值。
考虑到温漂等麻烦问题，最后还是采用恒阻抗激励。因此造成2uF以下的esr测量误差是非线性的。软件中使用算法改正。
参考了网上的几个ESR电路，使有方波恒流激励的没有解决温漂问题，使用方波恒阻激励的没有解决非线性误差问题。
特别是采用方波恒阻激励的，虽然采用了同步检波技术，若阻抗是200欧，测1uF电容也将产生0.02欧误差，测0.47uF将产生0.08欧左右的误差。这是很讨厌的，因为没有充分发挥同步检波的性能。如果象本电路那样采用100欧，误差要加4倍。所以，必需进行修正。而且这种修正不是线性的，至少要用二次曲线修正。这条二次曲线可以从理论上推算出来，然后在校准时微调即可。

  通过软件改正，最后得到结果：测量大于0.2uF，本底误差小等于0.01欧，0.1至0.2uF的为0.04欧
电容ESR的算法固有误差是偏大0.8%，电阻的算法误差是正负0.3%以内。
用电阻校准后，电阻测量误差是0.3%，加上其它因素，误差估计为1%
电阻校准后，电容ESR误差是0.3%与0.8%的均方值，加上其它因素，误差估计为1.5%
如果考虑方波激励的理论缺限，那电容ESR的误差还不止1.5%
电容算法误差0.8%，软件中不做改正了，因为软件无法直接判定是电阻还是电容，所以无法修正。要想得到精确结果，人工修正一下就可以了，如测得电容ESR=10.08欧，那么实际ESR要扣阻0.8%，得10.00

xjw01

我已基本上把这个LCR表的可能误差来源分析、比对过了，能够直接通过软件改正的，全部改正了，无法直接改正的，只好留者，知道他有这项误差即可。

xjw01

恒阻激励的电路




恒流激励的电路

无行风

谢谢 许老师！

收音机胆胆

xjw01 发表于 2012-4-9 20:11
新程序
加入更合理的相位校准参数。

是否可认为是到目前为止的最后版本，想仿制

xjw01

是最后版本了。
保护电路没有画。
在P3.5接双10k的那个点，对地接一对1N4148作为保护。
100R限流电阻，用68+33欧代替。68接电容。两电阻的接点对地接1N4007

注意，这四个二极管先不要接，调试好之后，再接入，看看有没有影响。因为我也没有调试过。

xjw01

如果不是用于检修，只是业余做着玩玩，那保护二极管是多余的，不用接入。用原电路即可。

lnc

原来你也收藏了这几份电路图。

xjw01

收音机胆胆 发表于 2012-4-9 21:49
是否可认为是到目前为止的最后版本，想仿制

我是用5*7的洞洞板子做的。放置元件时，要精打细算。
建议用大一点的，这样制作起来会容易一点。
或者，干脆做成PCB，分享给大家如何。我也很想改成PCB的，正愁没人出手制作。
这个ESR表，精度是比较专业的。我收集到的那些电路，都没法比我设计的这个更精确的。放心DIY吧。
这个表，对0.x uF的CBB电容极限测量，可与0.1%精密数字电桥媲美。而且零点不会漂,校准之后就准了,不用管它了。

xjw01

lnc 发表于 2012-4-9 22:12
原来你也收藏了这几份电路图。

知巳知彼，百战百战。取经的同时，就是要做得比它们精确。

xjw01

lnc 发表于 2012-4-9 22:12
原来你也收藏了这几份电路图。

我本来是想用7106做表头的那个电路。本想把7106换为单片机。后来反复分析，精度上不去，要相CBB电容达到0.01欧的精度太难，所以放弃，采用LCR电路的思想方法。即两轴同测，这样就可以得到完整的方波检波响应。

lnc

那些鹅语和莺语我看不来。

xjw01

俄语我也看不懂。我觉得俄版的那个，前端开关与电容是取样保持的，怀疑“保持”能力的稳定性。