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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Medidor de capacitancia y ESR para condensadores de óxido: accesorio a un multímetro. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnología de medición El autor continúa con el tema de la medición de los parámetros de los condensadores de óxido utilizando un accesorio para los populares multímetros de la serie 83x. Como en desarrollos anteriores, el decodificador funciona con el estabilizador ADC interno del multímetro. La medición de ESR (ESR) y la capacitancia de los condensadores de óxido se puede realizar sin retirarlos de la placa. Los artículos [1,2] describen un dispositivo que mide la ESR de los condensadores de óxido. Sería mucho más conveniente si también midiera su capacidad. El diagrama de dicho accesorio se muestra en la Fig. 1.
Principales características técnicas
El accesorio consta de dos medidores: ESR y capacitancia. El tipo de medición se selecciona mediante el interruptor SA2. En la posición "ESR", se mide la ESR del condensador conectado a los enchufes "Cx" (XS1, XS2), y en la posición "C", la capacitancia. El diseño del circuito del medidor ESR, como se mencionó anteriormente, se tomó de [1, 2], donde también se brinda una descripción de operación y configuración. Se agregó el interruptor SA2 (sección SA2.2) para desconectar el zócalo XS2 del cable común al medir capacitancia y se cambió la conexión de los terminales de drenaje y fuente del transistor VT3 para eliminar el efecto de derivación de su diodo interno en la precisión de su medida. La reducción de la capacitancia del condensador C6 a 0,22 micrones redujo el tiempo para establecer las lecturas a 4 s. La influencia del voltaje en el condensador C9 sobre la precisión de la medición de ESR se excluye reduciendo la resistencia de la resistencia R3. El medidor de capacitancia se ensambla según un esquema bien conocido, publicado en 1983 por la revista británica "Wireless World" y traducido al ruso, en 1984 por la revista "Radio" [3]. El bajo voltaje de salida (3 V) y la baja capacidad de carga del estabilizador ADC del multímetro requirieron el uso de amplificadores operacionales de riel a riel DA1-DA3 de bajo voltaje con un consumo de corriente de no más de 45 μA en el medidor de capacitancia [ 4]. La tensión de alimentación de -3 V necesaria para el funcionamiento del medidor se obtiene de un convertidor de tensión de alta eficiencia en el chip DA4, conectado según un circuito estándar. El generador de funciones, ensamblado en los amplificadores operacionales DA1.1, DA1.2, DA2.1, produce señales de pulso bipolares de forma rectangular en la salida del comparador en el amplificador operacional DA1.1 y triangular en la salida del integrador. en el amplificador operacional DA2.1, que se muestra respectivamente en la Fig. 2,a y b. El nodo del DA1.2 es un inversor que proporciona retroalimentación positiva. El límite de medición de capacitancia, dependiendo de la frecuencia del generador (50, 5 o 0,5 Hz), se selecciona con el interruptor SA1. La amplitud de las señales triangulares en la salida del integrador está especificada por la relación de las resistencias R1 y R4 del comparador. Es igual a 2 V.
Estas señales, cuya amplitud se reduce mediante un divisor de voltaje resistivo R10R11 a 50 mV, se alimentan a un amplificador de búfer con una ganancia de voltaje unitaria, ensamblado en un amplificador operacional DA2.2. La señal de su salida se alimenta al condensador medido C.х, uno de cuyos pines está conectado al zócalo XS1. Con tal amplitud de esta señal, las mediciones se pueden realizar en la mayoría de los casos sin quitar el condensador de la placa. El zócalo XS2, al que está conectado el otro terminal del condensador que se está midiendo, está conectado a través de la resistencia R17 a la entrada inversora del amplificador operacional DA3.2. Cuando se conecta un condensador, este amplificador operacional y la resistencia R18 forman un diferenciador, en cuya salida aparecen pulsos trapezoidales multipolares (Fig. 2c). La corriente de entrada máxima del diferenciador, igual a la corriente de salida del amplificador buffer, está limitada por la misma resistencia R18 (R17 Se ensambla un detector síncrono en un transistor de efecto de campo VT4 con una puerta aislada. El uso de un transistor de efecto de campo con unión pn aquí, como en [3], es imposible debido a la baja tensión de alimentación. Un comparador basado en el amplificador operacional DA3.1 y el transistor de efecto de campo VT1 controlan el estado del detector síncrono. Consideremos su funcionamiento desde el momento en que se conecta el condensador C.х. Con la aparición de un pulso rectangular de polaridad negativa en la salida del comparador en el amplificador operacional DA1.1 (Fig.2, a), el transistor VT1 se abre y el voltaje de suministro de +3 V se suministra a la entrada no inversora de el comparador ensamblado en el amplificador operacional DA3.1. Aparece un voltaje de aproximadamente +3 V que permanece en su salida (Fig. 2d), por lo que el transistor VT4 está cerrado. Este estado del comparador y transistor VT4 se mantiene incluso con la polaridad positiva de un pulso triangular proveniente de la salida del generador de funciones a la entrada no inversora DA3.1 a través de la resistencia R12. Cuando cambia la polaridad de un pulso triangular, cuando el voltaje comienza a cambiar linealmente de 0 a -2 V (Fig.2, b), el transistor VT1 ya está cerrado (voltaje en su puerta + 3 V) y en la salida del El comparador del pulso negativo de entrada se establece y se mantiene en el momento tH3M, el voltaje es de aproximadamente -3 V (Fig. 2d). Se abre el transistor VT4 del detector síncrono. En este momento, el pulso trapezoidal de polaridad positiva en la salida del diferenciador ya tiene la parte superior más plana y el valor de su amplitud, como se sabe, es proporcional a la capacitancia C medida.х. Con la aparición del siguiente pulso rectangular de polaridad negativa en la salida del amplificador operacional DA1.1, el proceso se repite. Las partes detectadas de los pulsos trapezoidales desde la salida del detector (Fig. 2, c, e) a través de la resistencia R19 se suministran al capacitor C9, que se carga rápidamente a su valor de amplitud (Fig. 2, f). La resistencia limita la corriente de carga. Del condensador C9 sale un voltaje constante proporcional a la capacitancia Cх, a través de un divisor formado por la resistencia de la resistencia R16 y la resistencia de entrada del multímetro (1 MOhm), pasa a la entrada “VΩmA” para su medición. La consola se monta sobre un tablero fabricado con lámina de fibra de vidrio por ambos lados. El dibujo de la placa de circuito impreso se muestra en la Fig. 3, y la ubicación de los elementos en él se encuentra en la Fig. 4. En la Fig. 5 se muestran fotografías de la consola ensamblada. 1. Un solo pin XP2 "NPNc" - adecuado desde el conector. Los pines XP3 "VΩmA" y XP1 "COM" provienen de cables de prueba del multímetro fallidos. Tomas de entrada XS2, XS350 - bloque de terminales de tornillo 02-021-12-350 serie 1 de DINKLE. Los interruptores SA2, SA23 son controles deslizantes de las series MSS, MS, IS, por ejemplo, MSS-19D23 (MS-18D22) y MSS-18D22 (MS-16D2), respectivamente. Los condensadores C3, C63 son salidas de película importadas para un voltaje de 1 V. Todos los demás condensadores son para montaje en superficie. Condensadores C4, C7-C1206 - cerámico tamaño 8, C0808 - 9, C11-C1206 - tantalio B. Todas las resistencias son de tamaño XNUMX. Los transistores BSS84 son intercambiables con IRLML6302 y IRLML2402 con FDV303N. Al reemplazar lo contrario, se debe tener en cuenta que el voltaje umbral, la resistencia de canal abierto y la capacitancia de entrada (CISS) los transistores deben ser los mismos que los que se reemplazan. El transistor IRLML6346 se describe en el artículo [1]. Reemplacemos el amplificador operacional AD8442AR, por ejemplo, con el LMV358IDR. En el caso de tal reemplazo, la capacitancia de los capacitores C2-C4 debe aumentarse varias veces (por ejemplo, 1, 0,1 y 0,01 μF, respectivamente) y la resistencia de la resistencia R5 debe reducirse en la misma cantidad. También es posible utilizar el amplificador operacional doméstico KF1446UD4A, pero la corriente consumida por el decodificador aumentará en 1 mA.
Los terminales de los diodos protectores VD3, VD4, el microcircuito DA4 y el interruptor SA2 en los lugares donde hay almohadillas de contacto para ellos en ambos lados de la placa de circuito impreso están soldados en ambos lados. Los pines XP1 - XP3 se sueldan de la misma manera, y XP2, XP3 se aseguran soldando primero, y luego se perfora un orificio "en su lugar" y se suelda el pin XP1. Se inserta un trozo de cable estañado en el orificio cerca del terminal inferior de la resistencia R11 en la placa y se suelda en ambos lados. Antes de la instalación, se debe doblar o acortar el pin 7 del chip DA4. Cuando se trabaja con el accesorio, el interruptor para el tipo de funcionamiento del multímetro se coloca en la posición de medición de tensión continua con un límite de 200 mV. Antes de la calibración, el decodificador se conecta primero a una fuente de alimentación autónoma con un voltaje de 3 V y se mide el consumo de corriente, que no debe exceder los 3 mA, y luego se conecta a un multímetro. A continuación, coloque el interruptor SA2 en la posición “C” (abajo según el diagrama de la Fig. 1) y conecte un condensador de óxido con una capacitancia conocida a los enchufes XS1, XS2. El interruptor SA1 se establece en el límite apropiado y la resistencia R5 se usa para lograr las lecturas deseadas en el indicador. Si el interruptor está en la posición media, las lecturas deben multiplicarse por 10, en la posición superior, por 100. Para reducir el error de medición, se debe seleccionar la capacitancia de los condensadores C2-C4 en cada límite. La placa tiene almohadillas de contacto para instalar condensadores cerámicos adicionales de tamaño 0805. Tenga en cuenta que para facilitar la instalación, la resistencia R5 en la placa se compone de dos resistencias conectadas en serie (en la Fig. 4 se denominan R5' y R5''). . La calibración del medidor ESR se describe en el artículo [1]. Si las resistencias R14, R15 no pueden establecer lecturas cero cuando los enchufes "Cx" están cerrados [5], y esto es posible al instalar un transistor VT3 con una pequeña capacitancia de paso y la resistencia final de los contactos cerrados de la sección del interruptor SA2.2 .0805, debe conectar los terminales de drenaje de puerta del transistor en paralelo. condensador cerámico con una capacidad de varias decenas de picofaradios y repita el ajuste. La placa de circuito impreso tiene terminales de contacto para un condensador de tamaño 6. En la Fig. La Figura 3300 muestra un accesorio con un multímetro al medir un capacitor con una capacidad nominal de XNUMX μF.
Con el uso frecuente del decodificador, los contactos del interruptor SA2 pueden desgastarse. La inestabilidad de la resistencia de los contactos cerrados de la sección SA2.2 conducirá a un aumento en el error de medición de ESR. En este caso, en lugar de contactos mecánicos SA2.2, es recomendable utilizar un transistor de efecto de campo de conmutación similar al IRLML6346 (VT2), con una resistencia de canal abierto de no más de 0,05 ohmios. El terminal fuente del transistor está conectado al cable común, el drenaje, al terminal fuente del transistor VT2, la puerta, al pin 14 de DD1. El archivo PCB en formato Sprint LayOut 5.0 se puede descargar desde ftp://ftp.radio.ru/pub/2015/01/ESR-C-meter.zip. Literatura
Autor: S. Glibin
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