但是，常见的表头都是直流表头，即使能找到交流表头，也因灵敏度过低而不能使用。因此，图10所示的测量电路需改为图11的形式。在测量电路中，通过电阻 R来检测测量回路中的电流，以电压形式输出——此时由电阻R完成了I/V变换。经过AC/DC变换为直流电压，加到直流表头M——同时由表头M的内阻完成 V/I变换。这样，测量回路中流过的电流I被传递到了直流表头M，因此，直流表头M可指示出Rx的测量值。
图11中的AC/DC变换要靠二极管整流来实现。而我们设计的ESR表，因为要具备在路测量功能，不允许将测量电平设得过高而令二极管等半导体器件能够导通。这样，AC/DC变换与在路测量这两者之间，就存在着矛盾。为解决这一矛盾，实际的电容ESR表需加入电压放大电路，如图12所示。 在测量回路中，流过的电流I仍遵从公式I=V/（Rs+Rx），其中，Rs为测量电路的内阻。对于这一概念电路，Rs等于检测电阻R。实际电路中，Rs等于检测电阻R加上测量信号源V的内阻。若电流I被传递到表头M的整个过程是线性的，那么就可以按I=V/（Rs+Rx）的规律来绘制表头刻度。反过来，假如表头有现成的欧姆刻度，只要让Rs与刻度中心值相等，并且在测量回路出现最大电流Imax（=V/Rs）时，让表头M达到满幅电流，那么这现成的欧姆刻度就可以利用起来。 这说明，我们可以直接使用指针万用表来改装电容ESR表，不需重新绘制欧姆刻度，但须注意满足两个条件：
一是要让测量电路的内阻与欧姆刻度的中心阻值一致。比如，MF500万用表的刻度中心值为10Ω，测量信号源的内阻加上检测电阻R的总和也须为 10Ω。
二是要将测得的电量（电流）线性地传递给表头，并且还要使得测量回路有最大电流时，表头指针刚好指向满幅位置——也就是线性传递的增益要合适。否则，就不能建立刻度指示值与所测值的一一对应关系。
更进一步，如果要变通使用原欧姆挡刻度，那么只要符合上述两个条件，就可以像指针式万用表那样，进行倍率的变换。换言之，可以按自己的设计意愿来利用原欧姆挡刻度。比如，TR-360指针万用表的刻度中心值为20Ω，出于提高低阻显示分辨率的要求，想将此中心值改为5Ω。那么，就要将测量信号源的内阻设为5Ω，读取数据时乘以1/4（即倍率乘以0.25）即可。
有些指针式电容ESR表电路的电流传递过程并不是线性的。比如，没有利用运放加入反馈来改善线性，而是直接使用二极管作非线性整流，如图13和图14所示的电路。由于二极管的电流与压降的关系呈指数特性，因此，即使测量回路一样，其刻度也不同于指针式万用表，其低阻值区的分辨率会更高。这是一个优点。但对于DIY者来说，没有现成的刻度可利用，需专门绘制，这又是一个缺点。
绘制刻度，实际上是建立被测阻值与显示值的一一对应关系。对于功能强大的MCU来说，十分擅长于此项工作。因此，可以降低对电路线性的要求，测量回路也可以有更灵活的实现方式，使用MCU的数字式ESR表也就具备了简化电路的先天条件。如果不使用MCU，而是使用ICL7106这类A/D芯片来制作数字式 ESR表，则由于对输入有线性要求，表头显示的又是电压。因此，测量信号源需做成具有固定输出的交流恒流源I，以便建立V=IRx的线性关系；后面的电压放大和AC/DC变换电路，也要求有良好的线性。 三、电容ESR表的测量误差
电容ESR表本来要测的是ESR，但实际测量的是电容的交流阻抗。这样的设计，测量结果必然存在误差。
对于实际的电容，主要有电容容抗和ESL这两项因素影响ESR表的测量结果。对于电解电容来说，容抗带来的影响占主导地位。如果测量频率足够高、电容的容量又不过小，那么，容抗给测量结果带来的不良影响就小。电容的ESL本身较小，为nH级别，只要测量频率不是太高、ESR本身不是太小，其影响通常可以忽略。下面的简单分析，证明了这一点。
R2＋( XC－XL )2 RX＝ 从图1所示的电容等效模型可得到，电容的交流阻抗幅值为
式中，R为电容的ESR，Xc为电容的理想容抗，Xc=1/（2πfC），XL为ESL的感抗，XL=2πfL。 以22μF普通铝电解电容为例，一个典型的ESR值为20Ω，ESL值为20nH。当测量频率f为100kHz时，则有Xc=0.072 Ω， XL=0.014Ω。代入上面公式有 202＋(0.072－0.014)2 RX＝
计得Rx≈20.00008。这说明，这只22μF电容在100kHz时的交流阻抗与ESR相差极其微小，这样误差完全可以忽略不计。
如果电容容量降为1μF，其余不变，类似地可计得Rx=19.94。测量误差已较为可观，为0.3%。如果测量频率降低，这个误差就增大，比如，50kHz 时误差为1.2%，20kHz时为7.5%。因此，一般的电容ESR表都标示适用范围为大于1μF，测量频率都设定得较高。
由上述分析可见，电容ESR表虽是通过测量交流阻抗来给出ESR值，精度受到一定的限制，但就要求不高的检测电容好坏这一主要用途而言，这种做法无可非议。 四、指针式电容ESR表的国外典型电路分析
下面三款指针式电容ESR表电路，是笔者从互联网挑选出来，原先已经过实际制作的国外电路。它们各有特色，具备一定的代表性，其中第3款曾刊登在某外国电子制作杂志上。
图13 国外网友自制的指针式ESR表电路一
1.简洁明快的电容ESR表
如图13所示，核心元件为TL062低功耗双运放IC1和变压器T1，以高灵敏度的50μA指针表头作指示。稳压集成块IC2为电路提供稳定的5V电压。运放IC1A构成单电源方式的50kHz方波振荡器，经过20:1的变压器耦合，作为测量信号源，输出电平约200mV。由于引入变压器，减轻了振荡器 IC1A的负载效应，避免造成测量信号幅值和频率的变动。测量信号由R6检出，经过C3隔直电容后，送往反相放大器IC1B作39 倍放大。放大后的电压由二极管VD1、VD2整流，经过微调电阻R11驱动表头M1。R11用作欧姆调零。 2.使用一块通用逻辑IC的电容ESR表
如图14所示。电路使用内含6个史密特非门的CMOS逻辑集成块74HC14，其中一个非门（IC1D）构成100kHz方波振荡器。为提高驱动能力，将其余5个非门并联使用，每个非门输出端都接有RC低通滤波器，以滤除测量信号的高次谐波成分。测量接口设有DC电压保护，避免因被测电容带电而造成ESR 表意外损坏。其中C5起隔断直流的作用，二极管VD5、VD6起双向的电压箝位作用，防止过大的DC电压进入表内。测量信号由R8检出，三极管VT1作 10.5倍放大。二极管VD1至VD4接成桥式整流，将交流信号变换为直流，即AC/DC变换，以便驱动指针表头。此电路的供电电压为5V。74HC14 这类CMOS通用逻辑IC的静态电流都很小，为μA级。但此表工作时，R7作为前端电路的负载，有持续的交流电流流过，再加上三极管部分的耗电，估算整机的静态电流为12~15mA。
图14 国外网友自制的指针式ESR表电路二
3.带短路检测功能的电容ESR表
如图15所示，由TL084四运放IC构成了ESR表电路的主体。IC1A用于驱动虚地，将单电源9V转换为双电源±4.5V，这样，可令其余电路得以简化。IC1B构成100kHz方波振荡器，三极管VT1将测量信号以电流的形式送往电阻R8至R11组成的电桥。此处使用电阻式电桥作为测量电路，可以检测出被测电容两端是否存在短路现象。如果有此现象，则R10被短路，电桥失去平衡。由于电桥有直流电流流过，运放IC1C的正输入端直流电位将高于负输入端，因此输出端的直流电位大幅升高，经电阻R16驱动三极管VT2导通，短路指示灯LED1因此被点亮。R16与C4构成RC滤波电路，用于滤除正常测量时的交流信号，避免出现错误的短路指示。
图15 国外网友自制的指针式ESR表电路三
IC1C构成理论增益为27倍（47倍）的差动式比较/放大器，其输出信号送至IC1D与VD3构成的理想二极管电路，以获得较佳的AC/DC变换效果。输出的DC电压送到表头，用作欧姆调零的微调电阻R19与表头构成电压表。此处加入硅二极管VD4，利用其压降与电流的非线性关系，展宽了表头刻度的低阻区，测量低阻的分辨率从而得以提高。也因此，其表头刻度不同于普通指针万用表。IC1D的输入经C5隔直，去除了直流成分，防止被测电容残存的直流电压干扰测量结果，并起到保护表头的作用。
3 设计构思及最终完成的电路 一、方案选择
在设计制作之前，最重要的决定是动手的方向。几经考虑和权衡，笔者决定采用指针式ESR表的方案。原因有三：
一是指针式ESR表的测量更便捷。指针表长于定性测量，数字表长于定量测量，这已是很多电子爱好者的共识。如果不需要确切的测量数值，使用指针表更为方便。当我们使用ESR表测量一只电容时，这只电容“正确”的ESR值往往是未知的，需要做的工作是，判断此值是否落在一个合理的区间内。因为有刻度的辅助，指针表的指示更直观。根据笔者多年既使用指针式万用表，又使用数字式万用表的经验，对于这样的模糊判断，指针表明显更快、更省事（前提是你需习惯指针表的使用）。
只要看一眼指针摆动的大致情况，即可作出判别，不用像使用数字表那样，需在脑海中进行数字的读入与比较。
二是指针式ESR表的量程更宽。一个挡位就可以覆盖从0~∞的范围。只要适当安排好高分辨率指示区域，就可以满足我们检测电解电容（以及部分非电解电容）的需要。若做成数字表形式，一个挡位就只能覆盖某一个范围。比如，采用万用表专用A/D芯片ICL7106。因其显示数值最大为1999，若安排最小显示 0.01Ω，其最大显示将变为19.99Ω，在某些场合下使用会受到限制，这样就不能用于辅助检测那些容量不大的非电解电容。
三是指针式ESR表的制作难度更低。对于数字式ESR表来说，适用的显示屏难以购买得到，可行的方法是利用现成的数字万用表来改制。但数字万用表体积小，内部空间狭窄，元件不易安排，还需对准显示屏原来安装的位置，给PCB的制作带来较大的困难。对于指针式ESR表来说，则没有这样的限制。因此，在国外电子爱好者的DIY中，数字式ESR表多是以套件形式供应的，个人独立制作大部分采用指针式方案。
此外，另一个促使笔者下决心选定指针表制作方案的重要因素是，刚好手头有一块闲置多年的MF500指针式万用表。这一型号的指针表曾经在国内风靡，成为一代经典。笔者这块MF500表是现代版本，受生产成本限制，这类表难免有大家所称的“缩水”现象，用料、制作相对来说要差于以前的老表。例如，采用了 PCB开关，不再使用可靠性更高的波段开关；AC/DC校准用的原绕线微调电阻，改为小型非密封式碳膜微调电阻；不再采用搭栅工艺等。因为其质量不理想，加上笔者不习惯其双开关的切换方式，所以闲置了下来。但笔者发现，对于电容ESR表的制作来说，即使这种被人诟病的现代版本，原型指针表大部分的优秀特性仍得以保留：一是表盘刻度宽，分辨率高。二是刻度中心阻值较小（10Ω），有利于显示小于1Ω的测量值。三是外壳耐磨耐看，历久弥新。四是设有电池仓，拆换电池方便。五是整机密封性好，隔绝了外界的粉尘和潮气，增强可靠性。当然，原有的方面也保留了一些，包括笨重和体积偏大。但在家中使用，这些问题并不突出。原来的双开关切换而造成使用不便的问题，却是不再存在。
后来的制作证实，对笔者这样的电子爱好者来说，采用现成的指针表来改装，是一项明智之举。一方面，可以大大简化制作。对于通常的制作，机壳、结构件等问题常常令人头疼，在备料环节以及制作时间中所占的比例经常逾50%。现在，机壳问题顺利得以解决，无需专门去绘制刻度，也不需为如何购买和怎样安排表头、表笔插座以及调零旋钮等而烦恼，因为这一切都是现成的。只要完成了电路板的装制调试，就已完成了整机工作量的90%。另一方面，整机外观的完成度很高。对于一件几经辛苦才制作出来的东西，如果没有良好的外观，制作者总是难免会有心头之憾。采用改装方法后，制作出来的电容ESR表外观上与原表相差无几，几乎没有改动，很是像模像样。虽然缺乏个性和创意，但完成度却得到了充分的保证。 二、设计准备
在设计之前，笔者认真阅读了国外电子爱好者详细介绍设计制作的网页和文章，基本掌握ESR表设计的有关要求和电路特点。随着了解的深入，笔者发现很多国外 DIY作品或多或少存在一些明显的缺点，并不合乎笔者的心愿。于是，借鉴他们一些好的方面，再按自己的要求来重新设计制作。 笔者自订的要求是：一是在设计阶段，提前把指针式ESR表的刻度问题解决。若无此项针对性的举措，就需在制作阶段付出这样的劳动：一次测量一个用于校准的电阻，标出此阻值的刻度位置，经多次反复后，才能一点一点地完成所有刻度的标识，然后采用手工描画或电脑制图打印的方法来制