キャパシタンスとインダクタンスメーターの改良。スキーム、説明

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静電容量とインダクタンスのメーターの改善。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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[1、2] で説明されているような単純な静電容量およびインダクタンスメーターは、測定精度が低くなります。その原因を理解するには、図を説明する測定原理を考えてみましょう。 1.

静電容量を測定するとき（図1、a）、電圧源UからコンデンサCxは電荷q \u1d U・CXを受け取り、スイッチSによる切り替え後、測定装置に放電電流が流れます。インダクタンス測定 (図 1b) も、測定回路を流れる放電電流の記録に基づいています。スイッチングを瞬間的なものとして受け入れる場合、ここでの電荷は、I Lxに等しいインダクタンスの磁束とDC回路の合計抵抗Rおよび+ RLの比によって決定されます。つまり、q \uXNUMXd XNUMX-Lx / (Rおよび+ RL) 実際には、スイッチングは電子スイッチを使用して周波数fで周期的に実行され、測定装置は直流成分Iおよび= q -fを記録します。

静電容量とインダクタンスメータの改善

説明したデバイスの測定誤差の最初の理由は、電流 Ii を測定するマイクロ電流計の感度が不十分であることに関連しています。このため、スイッチング周波数 f は高く選択する必要があり、測定回路から切り離された後もコンデンサ Cx には初期電荷 q のかなりの部分がまだ保持されており、実際に測定される電流 Ii が若干減少します。この減少はコンデンサの静電容量によって異なります。コンデンサが小さいほど、コンデンサの放電はより完全になります。したがって、測定器のスケールは非線形である必要があり、微小電流計独自の線形スケールを使用すると、数パーセントの誤差が生じる可能性があります。

インダクタンス測定の場合、高いスイッチング周波数とそれに伴う非直線性による誤差に加えて、顕著な巻線抵抗 RL を持つコイルでは追加の誤差が発生します。たとえば、Ri よりもはるかに小さい独自の抵抗 RL を使用してデバイスが基準インダクタンスに対して校正され、R に比例する抵抗 RL を使用してコイルのインダクタンスが測定される場合、測定値は (R および + RL) / R と倍だけ過小評価されます。たとえば、インダクタンスが 0,1 μH の DM-500 チョークは RL = 10 オームであるため、基準チョークに対して校正するときにアクティブ抵抗を考慮する必要がある場合があります。

指摘された誤差の原因を排除するために、[2] の装置の測定部分が変更されました (図 2)。オペアンプ DA1 の使用のおかげで、メーターの感度は電流の観点から 10 倍増加し、スイッチング周波数は対応する限界で同じ量だけ減少します。その結果、スケールの非直線性は1%未満となりました。

（クリックして拡大）

M1 微小電流計を使用して 24 μA でスイッチング周波数 100 MHz で測定するキャパシタンスとインダクタンスの上限は、それぞれ 10 pF と 1 μH です。実装容量の削減は、測定されるコイルとコンデンサに追加の 1 番目のクランプを導入し、L-C スイッチを排除することによって達成されます。さらに、スイッチングダイオード VD3 ～ VD1 はリード線の XNUMX つによって端子に直接はんだ付けされます。その結果、フリークランプでは、矢印のゼロからの偏差によって判断できる実装静電容量は XNUMX pF 未満になります。

10 uF および 1 H 以内のスイッチング周波数は非常に低く、1 Hz になります。この場合、微小電流計の慣性は矢印の変動を平滑化するには不十分であるため、コンデンサ C2 の静電容量は 4700 μF に選択されます。この周波数で測定すると、ポインタの整定時間は数十秒に増加します。スイッチング周波数が高い他の限界では、約 470 μF の静電容量で十分であり、測定時間は数秒です。測定限界の切り替えでは、この最後の限界でのみ C2 の全容量を含む接点グループを追加することをお勧めします。

u= R1 + R2。巻線の抵抗が大きい場合、合計値 R および = RL + R1 + R1 が変わらないように、R2 の導入された (右側) 部分の値を減らす必要があります。高精度の抵抗器が利用可能な場合は、目盛り付きの抵抗器が提供される場合があります。この設計では従来の抵抗 SP2-3b を使用しているため、巻線の抵抗を測定するために使用される抵抗計で R4 の出力部分を測定するためにソケット XS5、XS1 が追加されています。

テスト対象の素子を切り替えるには、トランジスタ VT1、VT2 の相補エミッタフォロワを電源に使用し、そのベースに並列接続された素子 R5、C5 を介して蛇行状の電圧パルスが供給されます。必要なスイッチング周波数は、水晶共振器発振器と、K176 または K561 シリーズのマイクロ回路で作られた一連の 2 進分周器カウンターによって設定されます。スキームのこの部分は [XNUMX] で与えられたものと何ら異なるものではないため、ここでは省略します。

電源電圧の変動によって測定にさらなる誤差が生じないように、+9 V の電圧が回路のこの部分と安定器からのスイッチに供給されます。オペアンプ DA1 の電源は、±12 V の不安定な電圧の電源から供給されます。パルス整形器からの干渉を排除するために、コンデンサ C3、C4 が電源回路に追加され、このマイクロ回路の近くに配置されます。

メーターの調整は、結局のところ、抵抗器 R4 を使用して測定装置のゼロを最大限界値 (「1 μF」または「0,1 μF」) の 3 つに設定し、抵抗器 R2 による調整を伴う基準コンデンサによって校正し、次に調整器 R1 による基準インダクタンスによって校正することになります (同時に、抵抗器 R4 スライダーは、その抵抗値を XS5 と XS2 の間に、コイル巻線の抵抗に等しく設定します)。トリマ抵抗器Ｒ２、Ｒ３は、好ましくは多巻きである（ＳＰ５−２、ＳＰ５−２２など）。

文学

Stepanov A. シンプルな LC メーター。 - ラジオ、1982 年、第 3 号、p. 47、48。
Terentiev E.静電容量およびインダクタンスメーター。 - ラジオ、1995 年、第 4 号、p. 37.

著者: V.イワノフ、ロストフ・ナ・ドヌ

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