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無線電子工学および電気工学の百科事典 酸化物コンデンサ用の静電容量および ESR メーター - マルチメーターに付属。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
著者は、人気の 83x シリーズ マルチメーターのアタッチメントを使用して酸化物コンデンサのパラメータを測定するというトピックを続けます。 以前の開発と同様に、セットトップ ボックスはマルチメーターの内部 ADC スタビライザーによって電力を供給されます。 酸化物コンデンサのESR（ESR）や静電容量の測定が基板から取り外さずに行えます。 記事 [1,2、1] では、酸化物コンデンサの ESR を測定するデバイスについて説明しています。 容量も測定できればさらに便利です。 このようなアタッチメントの図を図に示します。 XNUMX.
主な技術的特徴
アタッチメントは、ESR と静電容量の 2 つのメーターで構成されます。 測定の種類はスイッチ SA1 を使用して選択します。 「ESR」位置では、「Cx」ソケット (XS2、XSXNUMX) に接続されているコンデンサの ESR が測定され、「C」位置では静電容量が測定されます。 前述の ESR メーターの回路設計は [1、2] から引用されており、操作とセットアップの説明も記載されています。 スイッチ SA2 (セクション SA2.2) は、静電容量の測定時にソケット XS2 を共通ワイヤから切断するために追加され、トランジスタ VT3 のドレイン端子とソース端子の接続は、内部ダイオードの精度に対する分流効果を排除するために変更されました。その測定。 コンデンサ C6 の静電容量を 0,22 ミクロンに低減すると、読み取り値を確立する時間が 4 秒に短縮されました。 ESR測定の精度に対するコンデンサC9の電圧の影響は、抵抗R3の抵抗値を下げることによって排除されます。 静電容量計は、1983 年にイギリスの雑誌「Wireless World」で出版され、ロシア語版では 1984 年に雑誌「Radio」で出版された、よく知られたスキームに従って組み立てられています [3]。 マルチメータの ADC スタビライザの出力電圧 (3 V) と負荷容量が低いため、静電容量メータでは消費電流が 1 μA 以下の低電圧 DA3 ～ DA45 レールツーレール オペアンプを使用する必要がありました。 4]。 メーターの動作に必要な -3 V の電源電圧は、標準回路に従って接続された DA4 チップ上の高効率電圧コンバータから得られます。 オペアンプ DA1.1、DA1.2、DA2.1 に組み込まれた関数発生器は、オペアンプ DA1.1 のコンパレータの出力で長方形のバイポーラ パルス信号を生成し、積分器の出力で三角パルス信号を生成します。オペアンプDA2.1で、それぞれ図に示されています。 2、aとb。 DA1.2 のノードは、正のフィードバックを提供するインバーターです。 静電容量の測定限界は、発電機の周波数 (50、5、または 0,5 Hz) に応じて、スイッチ SA1 で選択されます。 積分器の出力における三角信号の振幅は、コンパレータの抵抗器 R1 と R4 の抵抗比によって指定されます。 2Vに相当します。
これらの信号は、抵抗分圧器 R10R11 によって振幅が 50 mV に低減され、オペアンプ DA2.2 上に組み立てられた電圧ゲインが XNUMX のバッファ アンプに供給されます。 その出力からの信号は測定されたコンデンサCに供給されます。х、そのうちの 1 つのピンはソケット XSXNUMX に接続されています。 この信号の振幅があれば、ほとんどの場合、基板からコンデンサを取り外すことなく測定を実行できます。 測定対象のコンデンサのもう一方の端子が接続されているソケット XS2 は、抵抗 R17 を介してオペアンプ DA3.2 の反転入力に接続されています。 コンデンサが接続されている場合、このオペアンプと抵抗 R18 は微分器を形成し、その出力に多極台形パルスが表示されます (図 2c)。 微分器の最大入力電流はバッファアンプの出力電流に等しく、同じ抵抗R18（R17）によって制限されます。 同期検出器は、絶縁ゲートを備えた VT4 電界効果トランジスタ上に組み込まれています。 [3] のように、ここで pn 接合を備えた電界効果トランジスタを使用することは、電源電圧が低いため不可能です。 オペアンプ DA3.1 と電界効果トランジスタ VT1 をベースとしたコンパレータが同期検波器の状態を制御します。 コンデンサCを接続した瞬間から動作を考えてみましょうх. オペアンプ DA1.1 のコンパレータの出力に負極性の矩形パルスが現れると (図 2、a)、トランジスタ VT1 が開き、+3 V 電源電圧が DA3.1 の非反転入力に供給されます。コンパレータはオペアンプDA3に組み込まれています。 約 +2 V の電圧が出力に現れて残ります (図 4d)。そのため、トランジスタ VT4 が閉じます。 コンパレータとトランジスタ VT3.1 のこの状態は、関数発生器の出力から抵抗 R12 を介して非反転入力 DAXNUMX に来る三角パルスの正極性があっても維持されます。 三角パルスの極性が変化し、電圧が 0 から -2 V まで直線的に変化し始めると (図 2、b)、トランジスタ VT1 はすでに閉じており (ゲートの電圧 + 3 V)、入力負パルスからのコンパレータはセットされ、時間 tH3M で保持され、電圧は約 -3 V になります (図 2d)。 同期検波器のトランジスタ VT4 が開きます。 この瞬間までに、微分器の出力における正極性の台形パルスはすでに最も平坦な頂部を有しており、知られているように、その振幅の値は測定された静電容量 C に比例します。х。 オペアンプ DA1.1 の出力に負極性の次の矩形パルスが現れると、このプロセスが繰り返されます。 検出器の出力（図2、c、e）から抵抗R19を介して台形パルスの検出部分はコンデンサC9に供給され、コンデンサC2はその振幅値（図9、f）まで急速に充電されます。 抵抗は充電電流を制限します。 コンデンサ CXNUMX からは、静電容量 C に比例した定電圧が発生します。х、抵抗器 R16 の抵抗とマルチメータの入力抵抗 (1 MOhm) によって形成される分圧器を介して、測定のために「VΩmA」入力に送られます。 コンソールは、両面グラスファイバーフォイルで作られたボード上に組み立てられます。 プリント基板の図面を図に示します。 3、その上の要素の位置は図にあります。 4. 組み立てられたコンソールの写真を図に示します。 5. シングルピン XP1 "NPNc" - コネクタからの接続に適しています。 ピン XP2「VΩmA」および XP3「COM」は、故障したマルチメータのテスト リードからのものです。 入力ソケット XS1、XS2 - ネジ端子台 350-02-021-12 DINKLE の 350 シリーズ。 スイッチＳＡ１、ＳＡ２は、それぞれＭＳＳ、ＭＳ、ＩＳシリーズのスライダーであり、例えばＭＳＳ－２３Ｄ１９（ＭＳ－２３Ｄ１８）、ＭＳＳ－２２Ｄ１８（ＭＳ－２２Ｄ１６）である。 コンデンサ C1、C2 は、電圧 23 V の輸入フィルム出力です。他のすべてのコンデンサは表面実装用です。 コンデンサ C19、C23 ～ C18 - セラミック サイズ 22、C18 - 22、C16 ～ C2 - タンタル B。すべての抵抗器はサイズ 3 です。 BSS84 トランジスタは IRLML6302 と互換性があり、IRLML2402 は FDV303N と互換性があります。 他の方法で置き換える場合は、しきい値電圧、オープンチャネル抵抗、入力容量 (CISS) トランジスタは交換するものと同じである必要があります。 IRLML6346 トランジスタについては記事 [1] で説明されています。 たとえば、AD8442AR オペアンプを LMV358IDR に置き換えてみましょう。 このような交換の場合、コンデンサ C2 ～ C4 の静電容量を数倍に増やす必要があり (たとえば、それぞれ 1、0,1、0,01 μF)、抵抗器 R5 の抵抗を同じ量だけ減らす必要があります。 国産オペアンプKF1446UD4Aも使用可能ですが、セットトップボックスの消費電流が1mA増加します。
保護ダイオード VD3、VD4、超小型回路 DA4、およびスイッチ SA2 の端子は、プリント回路基板の両面に接続パッドがある場所にあり、両面で半田付けされます。 ピン XP1 ～ XP3 も同様にはんだ付けされ、XP2、XP3 が最初にはんだ付けによって固定され、次に「所定の位置」に穴が開けられ、ピン XP1 がはんだ付けされます。 錫メッキ線を基板上の抵抗器 R11 の下部端子近くの穴に挿入し、両側をはんだ付けします。 取り付ける前に、DA7 チップのピン 4 を曲げるか短くする必要があります。 アタッチメントを使用して作業する場合、マルチメータの操作タイプのスイッチは、200 mV の制限で直流電圧を測定する位置に設定されます。 キャリブレーションの前に、セットトップ ボックスを電圧 3 V の自律電源に接続し、消費電流を測定します。消費電流は 3 mA を超えないようにしてから、マルチメーターに接続します。 次に、スイッチ SA2 を「C」の位置 (図 1 の図に従って下側) に設定し、既知の静電容量を持つ酸化コンデンサをソケット XS1、XS2 に接続します。 スイッチ SA1 は適切な制限値に設定され、抵抗 R5 はインジケーターで必要な読み取り値を達成するために使用されます。 スイッチが中央の位置にある場合、読み取り値は 10 倍、上部の位置では 100 倍になります。測定誤差を減らすには、コンデンサ C2 ～ C4 の静電容量を各限界で選択する必要があります。 基板には、サイズ 0805 の追加のセラミック コンデンサを取り付けるための接触パッドがあります。取り付けを容易にするために、基板上の抵抗 R5 は直列に接続された 4 つの抵抗で構成されていることに注意してください (図 5 では、それらは R5' と RXNUMX'' で示されています)。 。 ESR メーターの校正については記事 [1] で説明されています。 「Cx」ソケットが閉じているときに抵抗器 R14、R15 が読み取り値をゼロに設定できない場合 [5]、小さなパススルー容量とスイッチ セクション SA3 の閉じた接点の最終抵抗を備えた VT2.2 トランジスタを取り付けると、これが可能になります。 .0805の場合は、数十ピコファラッドの容量を持つトランジスタのセラミックコンデンサのゲート・ドレイン端子を接続し、調整を繰り返す必要があります。 プリント基板には、サイズ 6 のコンデンサ用のコンタクト パッドがあります。 図では、 図 3300 は、公称容量 XNUMX μF のコンデンサを測定する場合のマルチメータを備えたアタッチメントを示しています。
セットトップ ボックスを頻繁に使用すると、SA2 スイッチの接点が摩耗する可能性があります。 SA2.2 セクションの閉接点の抵抗が不安定になると、ESR 測定誤差が増加します。 この場合、機械接点 SA2.2 の代わりに、オープン チャネル抵抗が 6346 オーム以下の IRLML2 (VT0,05) と同様のスイッチング電界効果トランジスタを使用することをお勧めします。 トランジスタのソース端子は共通線に接続され、ドレインはトランジスタVT2のソース端子に、ゲートはDD14のピン1に接続されます。 Sprint LayOut 5.0形式のPCBファイルは、ftp：//ftp.radio.ru/pub/2015/01/ESR-C-meter.zipからダウンロードできます。 文学
著者: S.グリビン
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