恒流源内阻测试

d3b7

动用手上的设备，试了一下恒流电路的内阻测试。测试原理是在恒流源(比如JFET)两端加上交流电压(例如1kHz)，这个电压是串联在直流偏置电压上面的。测量流过的恒流电路的电流AC值，计算动态电阻。测这个交流电流用串联在回路中的电阻转成电压值，用音频采集工具(比如声卡)进行读取，在电脑上分析频谱，具有很高的灵敏度。

测试电路简图：


搭的实验电路进行测试

先用100k的电阻进行标定。耳机放大器的输入连接到另外一台笔记本电脑(或者用平板电脑、手机什么的都可以)，播放440Hz正弦信号，调整到某个合适的音量。此时在1k检流电阻上检测到440Hz信号的幅度是-48dB.


换个9M电阻(3只1M电阻串联)，检出信号幅度是-87dB，比100k电阻时候的-48dB低了39dB，阻抗大了 10^(39/20)=89.1倍，和实际情况吻合。


随手先测个简单的恒流源：JFET 2SK30 G-S短接，恒流电流值1.01mA，偏压一开始用的是电池，所以JFET上面的压降只有4.6V左右。检出440Hz信号幅度是-54dB，因此恒流源内阻为200k。


同一只2SK30，偏压换成照片上的可调电源了，调整使D-S之间电压为10V，可以发现检出信号变小了：

检出幅度-62dB，计算动态电阻为500k左右。因为JFET VDS增加，VDS--ID的曲线变得更平坦，所以等效内阻也增加了。

此外，测量JFET时候也检测到了880Hz, 1320Hz的信号，这是440Hz的2次和3次谐波。因为恒流源表现出一些非线形，不能完全等效为电阻电容网络，所以必然出现谐波。JFET VDS提高后，非线性也减轻了。

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继续进行，支持试验。

longshort

复杂化了。

这么低的频率，直接测试直流下的管压降变化范围再除以电流变化范围，就可得出动态电阻来。这是一种经常做的测试，无须动用那么多的高级设备。

sj055xy

支持楼主的实验。该实验充分说明了场管恒流源内阻的规律以及非线性情况，对电路设计有很大的参考价值。

d3b7

longshort 发表于 2014-9-28 06:52
复杂化了。

这么低的频率，直接测试直流下的管压降变化范围再除以电流变化范围，就可得出动态电阻来。这 ...

没什么高级设备，我这都是DIY的土设备  测试频率覆盖音频暂时够用了，我还没有更高速的AD用。
直流测试的问题是：
1) 比如恒流5mA，动态电流1uA p-p的话，我的表5.001mA和5.000mA无法分辨。哪怕是4位半表，也就几个字的差异，放在分母，误差很大。
2) 直流压降改变，管子的耗散功率改变，发热引起的温度变化，特性曲线已经变了。
3) 测量微小信号容易受干扰，万用表不能排除干扰。

longshort

d3b7 发表于 2014-9-28 09:16
没什么高级设备，我这都是DIY的土设备  测试频率覆盖音频暂时够用了，我还没有更高速的AD用。
直流测 ...

直流测试这些不是问题：
１）测试电流变化不使用电流档。
２）如果发热引起特性曲线改变，那么这个恒流源就是失败的。
３）干扰没有根本的硬件方法可以排除，但是通过统计的方法可以排除干扰的影响，并且外推得出某一频段的干扰有效值。

yngz

楼主的方法算是比较高级的了，如果无法精确测量交流电压，可以用交流电桥法。

调节电位器使电桥平衡，然后用万用表测出电位器的阻值就是待测器件的交流内阻。

d3b7

搭了一个简单的用NPN管和LED的恒流电路，测试下：

管子是2SC1815, 恒流电流测量为97mA

1kHz, 阻抗达到10MΩ了


10kHz, 阻抗下降了一些，大约3.1MΩ

南国黑豆

太专业了，本人学识有限，看的晕晕乎乎的。顶赞一个！！！

d3b7

继续实验：用PNP管和LED的:
2SA1015 1kHz, 阻抗2.5M，比NPN管明显下降了

10kHz时, 阻抗2.2M，和1kHz时候的差距不大。


搭棚焊了一个两PNP负反馈对的恒流电路，恒流值实侧1.87mA，用的是两只2SA1015

1kHz, 阻抗达到7.9M，比单管提高了两倍

10kHz,  阻抗也提高到了4M

不过恒流值不一样，这仅仅粗略比较。

补充内容 (2014-10-1 16:19):
10kHz 时候阻抗下降，我推测是结电容的影响。单独用3pF瓷片电容测试，10kH时候测得信号幅度为 -81dB。