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电容ESR表（一） 电容ESR表的特点、测量原理、电路分析 作者 薛国雄 来源 《无线电》杂志 浏览 10718 发布时间 2011-01-11 这个专题起源于笔者偶然得到的信息。在完成所译《音频功率放大器设计手册》一书的勘误工作后，笔者因需在网上查阅美国Tektronix公司的示波器资料，看到外国论坛有位网友在介绍维修经验时，大力推荐电容ESR表，称其为电子爱好者的强力工具，对检测电器帮助极大，故而引发了笔者的兴趣。经过一段时间的揣摩、研究、设计、制作及试用，结合本人以往的经验，确认此君所言非虚。这种电容ESR表确实是检修电子设备、排除电路故障的强力工具和十分有用的好帮手。独乐乐不如众乐乐，根据本人掌握的知识和实际设计制作，在此对电容ESR表作全面介绍，以期能给广大电子爱好者提供有益的帮助，推动这一新型工具的普及应用。
1 电容ESR表的特点
可能不少人都没听说过这种表。笔者以前也仅知道，专业仪器的LCR电桥可以测量电容的ESR。何为ESR？测量电容的ESR有什么用？相信很多读者心中会有这样的疑问。为此，先进行简单的背景知识介绍。
一、背景知识介绍
1.电容的ESR
ESR是英语Equivalent Series Resistance的缩写，意为等效串联电阻。自身不会产生任何能量损耗的完美电容只存在于理论，实际的电容总是存在着一些缺陷。这个损耗，在外部的表现就像一个电阻跟电容串联在一起。另一方面，由于引线、卷绕等物理结构因素，电容内部还存在着电感成分。因此，实际电容的等效模型可以表示为图1所示的模式。其中电容C为理想电容，R为等效串联电阻，即ESR，L为等效串联电感，即ESL。引入ESR和ESL，使得模型更接近于电容在电路中的实际表现。
图27 运放的输出电流扩展 2.关于元器件的使用
图17所示的电路均使用普通的元件。个别处有额外要求，在前面已作说明。这里再做一些补充。
一是体积大的直流保护电容C3。如果表内空间不够，可适当降低C3的规格，比如采用耐压更低、容量更小的0.33μF/100VMKS电容，但DC电压保护范围将随之降为100V，测量精度也会受到影响。
二是表头驱动电路的锗二极管。笔者实际使用的是从旧收音机电路板上拆取的玻璃封装锗二极管。读者可以使用点接触型的锗二极管，比如国产的2AP9。如果对二极管的材质有怀疑，可用数字万用表的二极管挡或指针万用表的LV刻度进行检查，压降约0.1V的即为锗管。
三是100kHz正弦波振荡电路的RP1。可在调试好振荡器电路后，用固定电阻代替，以提高可靠性。笔者就是这么做的。
四是自动关机电路的晶体管。三极管型号为2SC2240，MOSFET型号为VN46，其实都是笔者随手抓来的。可以使用普通的N极型三极管和MOSFET（如IRF510）代替，这里并没有特殊要求。另外，读者还可改用图24的“标准”自动关机电路，这样可放宽对定时电容C5的漏电特性要求。
五是运放。如果不考虑功耗，IC1可选的型号可以更广，几乎所有通用型运放都可用。但是，由TL062改为其他型号后，振荡频率可能有变，这时需对R1、 R2阻值作相应的改变。如果改为BJT输入型的运放，R17和R18宜改为100kΩ以下。至于IC2，没有多少其他选择的余地，除非在整机精度或功耗上作妥协，又或者再在前面增加一级电压放大。幸好，作为IC2的NE5532十分容易购得，售价也很低。
3.关于PCB布线
在PCB的布线上，要注意将100kHz振荡电路远离驱动器输出端和表头驱动电路，双电源的滤波电容C7、C8要靠近IC2安装。为避免地线上流过电流带来的不良影响，检测电阻R9的接地脚尽可能靠近RP2的接地脚，两者相接后，再用引线接至地线。
4.关于整机调试
按图17所示的电路图装制完毕，开机后，应先检查电源电路是否有双电源输出，即测量+Vcc和-Vcc的对地电压。之后，才对其他电路进行检查调试。
第一项调试是调节RP1。如果有示波器，将探头接IC1A的输出端。调节RP1，应能令振荡器起振。然后，继续调节至输出良好的波形为止。如果没有示波器，则用数字万用表的AC电压挡来代替。虽然普通数字万用表的测量频响有限，大多为1kHz左右，但可以读取100kHz的电压，只是误差甚大而已，足可供我们这里使用。这时，边调节RP1，边通过数字万用表的读数判断电路起振与否，最后将RP1调节在起振位置的中点即可。
调好振荡器电路后，将ESR表的表笔短路，表头的指针应能摆动。否则，需检查和排除测试驱动器和表头驱动电路等的故障。将欧姆调零电位器RPm调到中间位置，然后调节欧姆调零粗调电阻RP2，让指针指向0Ω刻度附近，这样就完成了表内的调试。如果不能指向0Ω刻度附近，则应检查表头驱动电路负反馈部分及表头电路。
装嵌好整机后，再按正常的使用方法，用固定电阻代替被测电容进行一次误差复查，确认测量误差应在10%以内，即可交付使用。
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發表於 2012-8-30 06:34:17