作刻度纸，再拆解表头进行粘贴。二是以保证性能为前提，力求电路的设计简单可行。三是所用元器件要具有常见、通用、低价的特点，电路可以变通运用于其他型号指针万用表的改装。这样，既方便其他爱好者参照仿制、分享成果，又可以在电容ESR表出现故障后，免除找寻特殊元器件之苦。四是有关性能参数尽量不作妥协。既要充分满足使用要求，又力求优于一般的国外同类DIY作品。 三、参数目标
有关性能参数方面，笔者的考虑如下： 1.工作频率为100kHz正弦波
一是减少电容容抗所带来的影响。电容ESR表实为简易式的设计，它实际测量的对象是电容的交流阻抗，也就是说，除ESR外，还包含电容容抗以及电感的成分。100kHz的频率较高，对于小容量电解电容（以及一些容量相对较大的非电解电容）的检测更有利。
二是向中高档LCR电桥靠拢。低档LCR电桥的最高测试频率多为1kHz，好一些的为10kHz，只有中高档的LCR电桥才具备100kHz的测量频率，但售价已翻倍。
三是100kHz已成为电容有关性能测试的一个工业标准。以这个频点进行测量，方便进行电容数据的对比参照。国外爱好者制作的电容ESR表大部分采用方波进行测试，就没有了这个好处。这是因为方波的谐波成分十分丰富，即使其频率同为100kHz，实际的测试频点是按谐波结构散开的。 2.测试电平定为120mVpp左右
为了保证能用于在路测量，必须让测试信号电平低于电路中的半导体器件导通阀值。三极管和二极管的PN结导通电压一般为0.6～0.7V，但开始导通的电压却是0.3V左右，如果电路中有锗管存在，则这个开始导通的电压会低至约0.1V。120mVpp的测试电平，在正向或负向上所加的电压最大仅为 60mV，可以确保“在路测量”目标的实现。如果定为更低的电平，则外界噪声干扰给测量结果带来的影响增大，交流放大电路的增益值也需提高，设计的困难也随之加大。 3.耗电要低，并设自动关机功能
使用9V层叠电池供电的静态电流要小于10mA，并尽可能地减少。10mA这个数值，是市售手持电感电容表的其中一个典型静态电流值，所以笔者把它作为一个参照。9V层叠电池自放电小，对于很多手持仪表来说，如果平时使用率不高、电池质量又过关的话，多年后仍可继续使用。因此，尽量控制好ESR表电路的静态功耗，是有实用意义的。另外，新一代手持仪表已普遍设有自动关机功能。一些老式手持数字仪表，因缺少这个功能，使用者如果事后忘记关机，若干天后发现时，电池已用尽，假如家中又没有备用电池，还需外出一趟购买。这样的事情，相信不少人都曾遇到。不知何故（或许是追求简单吧），我看到国外爱好者自制的 ESR表都缺此功能。但既然是重新设计电路，就不应把这一缺陷带进来，所以自动关机功能必不可少。为此，笔者在设计阶段摒弃了在电路中设置检测电容两端短路的功能，原因是它会造成整机静态功耗过大。
4.具备400V的DC输入电压保护功能，以防止带电的电容造成ESR表的损坏
有些电路场合下电容的工作电压很高，比如，开关电源的220V市电侧以及胆机电路，如果使用者一时忘记在测量前先让电容放电，可能就会出现问题。ESR表设置这一功能，可防止这种意外的发生。
5.尽可能有较好的精度
对于指针式万用表来说，给出的欧姆挡百分比精度是以指针偏转的弧长来计算的。有些爱好者认为一块欧姆挡精度为2.5%的指针万用表，测量100Ω的正、负误差不应超过2.5Ω，否则就认为不达标，这实在是一个误解。笔者初订ESR表的精度目标是不劣于10%，为此，在调试制作过程中笔者注意尽量控制线性，但因缺少检验的仪表和器件，只能得到一个大概的估计值，此是后话。 四、整体设计及最终完成的电路
在设计之初，笔者从元件获得、PCB排布、使用器件数量等方面综合考虑，决定优先选用双运放IC。最终电路的主体部分由两块双运放集成电路TL062和NE5532负责，完成了除自动关机之外的所有任务。
笔者设计的指针式电容ESR表原理框图如图16所示，制作成功后的整机电路图如图17所示。 1.100kHz正弦波振荡器
在图17中，运放IC1A与周围元件构成文氏（Wien，也有人译作“维恩”）电桥式正弦波振荡器。这种文氏电桥振荡电路，具备产生低失真正弦波的潜能，如果在幅度反馈控制上进行细致设计，可获得0.000X%量级的超低失真性能。在这里，由于对正弦波的纯净度要求并不高，因此，使用了最简单的电路形式，失真也就较大，为X%的量级。即使这样，也明显优于方波振荡器。
R1、C1和R2、C2构成所称的文氏电桥。R1、C1是相位滞后网络，R2、C2是一个相位超前网络。两个网络叠加，还产生带通滤波选频的作用。对于 IC1A的同相输入端，特定频点的信号从IC1A的输出端返回至此时，刚好与原信号同相，即是产生正反馈。产生的振荡要持续起来，需符合两个条件。除了要有正反馈外，还要求环路增益等于1。由于文氏电桥有3:1的衰减，所以要求电路有3倍放大的增益。为此，将运放负反馈网络的R4、R3和VR1取成略高于 3倍放大量的值，并通过VR1调节来确保电路起振。VD1、VD2与负反馈电阻R4并联，起到稳定振幅的作用。
由于信号在运放内部产生相移，按照此公式计得的结果总是与实际有出入。图17中的文氏电桥阻容取值是经实际调试得到的。
图16 指针式电容ESR表设计框图
2.衰减器与测试驱动器
为获得适合于在路测量的电平，在电路中设置了由R5、R6组成的11:1电压衰减器，将1.3Vpp的振荡器输出电压降为120mVpp，然后直接送往 IC2A。IC2A相当于设计框图中的测试驱动器，电路形式为同相缓冲器。其增益等于1，因而获得最深的反馈，令输出阻抗最小化。R7是用于防止运放出现异常的自激现象，已被纳入运放的负反馈环路内。 3.测试接口及保护电路
保护电路基本与图14所示的国外电路一致。图17中，用于提供直流保护（隔直）的电容C3需要承受高压，所以取耐压较高的400V规格。这只电容串在测量回路中，对其容抗有要求，容量越大就越有利。但受体积限制，因此选用ESR甚低、容量相对较大的1μF聚丙烯电容（WIMA的MKP10）。R8为C3的放电电阻。若没有R8，当ESR表测量带有高压电的电容后，C3上的电荷可能会造成对使用者的电击。VD3、VD4的作用在前面已提及，是起限制直流电压的作用，防止误测未放电电容时造成ESR表的意外损坏。
测试驱动器作为测量信号源，与被测电容、C3、检测电阻R9形成一个测量回路。通过前面的原理介绍，我们知道，测量回路的内阻应等于表头刻度中心值（MF500为10Ω）。这里因驱动器的输出阻抗较低，C3在100kHz时的交流阻抗也较小，故暂时将R9取值为10Ω。笔者本来打算在制作完成后，再根据验核情况，通过加并一只电阻将R9的值调小一些。后来检查发现，10Ω的R9已基本满足要求。 4.表头驱动电路
图16所示的设计框图中的电压放大、AC/DC变换和V/I变换，是由图17所示的IC2B及其周边元件完成。图17所示的虚线框内的表头电路本身可做V /I变换工作，IC2B则担负电压放大的责任。此外，通过IC2B的负反馈，为二极管VD5和VD6的整流（即AC/DC变换）提供改善线性的作用。 RP2用于欧姆调零的粗调，其阻值的大小决定了电压放大的增益。虚线框实为MF500万用表欧姆挡的表头电路，由原表搬移过来，其中RPm为欧姆调零电位器，设在面板上。为提高安全性，
表头电路采用不同于图15理想二极管电路中的接法。表头电路两端接在VD5、VD6之间，悬浮于地线，与地线的直流通路由 C4阻断。若采用图15所示的接法，则表头驱动电路中有某个元件损坏，或者制作过程中出现一个错误，IC2B输出端往往会出现严重的直流偏移电压，令昂贵的表头受损甚至烧坏。由于工作频率高达100kHz，这里对半导体器件特性的要求较高，需使用频响特性好的运放，压降小的锗二极管。否则，线性度将大大受损，直接使用万用表欧姆刻度时会带来很大误差。
图17 指针式电容ESR表整机电路图
5.单电源转双电源电路
该电路以IC1B为核心，常被称为虚地驱动电路。R17和R18从单电源中取得中点电压，送往IC1B的同相输入端。IC1B接成缓冲器形式，利用其很深的负反馈，使得输出端紧紧跟随同相输入端的电位。这样，就实现了由+9V单电源到±4.5V双电源的变换。所用的TL062为JFET输入型，输入阻抗很高，故允许R17和R18取较高的值，这样可减轻一些电源消耗。
读者看完后面介绍的测试驱动器试验情况，可能会有疑问：接成缓冲器的TL062在100kHz时表现不佳，能否保证工作频率高达100kHz的整个ESR 表的电源需求？这种担心不无道理。假如缺少C7、C8这两只电源输出滤波电容，确实是成立的。但有了这两只电容之后，情况就变得大不相同。这时，只要 TL062能保证低频时有足够的输出电流供应即可。因为高频段的电源要求，是由C7、C8承担的。这其实与很多电子设备的常见情形一样，包括线性稳压电源和开关电源在内的绝大部分稳压电源，仅能保证音频频率以下的范围具有足够低的输出阻抗，超出此范围还是要依靠电源
输出端的滤波电容。此电路的工作原理实质上等同于线性稳压电源，其中，IC1B肩负了后者的误差放大器和调整管的任务。 6.自动关机电路
VT1是关机控制的关键器件，这里使用MOSFET，利用其阀值电压高（约为3V）、输入阻抗高的特点，以实现长时间的延时。R16是VT1的抑振电阻，防止G极引线过长时VT1自身产生振荡。C5为定时电容，R14为定时电阻，从开启电源到自动关机的定时时间大致为30分钟。三极管VT2用于改善关机末段的特性，R15为其提供限流作用。LED用于电源指示，串在电源线上，这与一般的安排不同，好处是能减小电源消耗，因为LED需通以1~7mA的电流才能正常发光。
此电路的延时（定时）关机工作过程如下：当合上电源开关S（即置于ON位置）后，+9V电池经过R14对C5进行充电。由于电容两端的电压不能突变，VT1的G极处于高电位，因此VT1导通，+9V电池经过LED对整机进行供电。VT1的通态电阻很小，远小于1Ω，VT1导通后D、S极间的压降可以忽略。C5充电后，C5两端电压随着时间的推移而逐渐上升，VT1的G极电压随之降低。当低于VT1的阀值电压后，VT1开始进入截止，D、S极间的压降上升。一旦这个压降高于VT2的开启电压，VT2开始导通，因VT2与定时电阻并联，所以加快了C5的充电进程，促使G极电压进一步下降，这样就形成了一个正反馈过程，使得VT1迅速关断，从而完成了关机动作。
整机不开机时，电源开关S置于OFF位置。由电阻R13给C5迅速放电，以准备下一次的应用。R13为10Ω的小电阻，之所以没有用导线代替，是为了防止放电电流过大而引发S触点间产生电弧，导致S使用寿命缩短。 4 实际调试过程
完成初步的电路设计后，就进入电路调试阶段，实行边调试、边修改，直至最终完善。这个指针式ESR表的调试工作主要集中在4个部分，下面一一分述。 一、100kHz正弦波振荡器
图17中的100kHz正弦波振荡器，经试验，±4.5V电源下实测振荡频率为97kHz，振幅（输出电平）约为1.3Vpp。若电源电压降至±3.5V，监测的示波器上未见到振幅和频率的明显变化。当电源电压降至±2.5V以下时，才出现停振或频率明显提升的现象。笔者做此试验，是在完成自动关机电路前进行的，因此与实际情况不相符，RP1的调节也是按±4.5V电源。加入自动关机电路后，由于LED在电源线上产生2V压降，IC1实际得到的电源电压为±3.5V。有兴趣的读者可就此作试验，确认电池电压在正常下降范围内，振荡电路是否出现异常。
如果将IC1A换为其他型号IC，则振荡频率、振幅会产生变化，有时还需改变VR1位置才能保证起振。将VD1、VD2改为锗二极管后，笔者曾作过更换运放的试验。试验结果见表1。
在此选用TL062双运放，是因为这块IC为低静态功耗IC，比表1中其他型号都低很多。±4.5V电源下实测静态电流为250μA（原厂即ST公司的TL062实测值，TI公司的则为300μA）。