刻度板右上角加装电源指示灯LED 自制ESR表的内部
左上角已装LED但表内未装主电路板 已安装好的主电路板
电路核心集中在主电路板的左侧 原表内PCB的改装
图26 (8)?(10)ESR表的装制情况
设有电池仓的底盖 已贴纸并喷上透明漆的后面板 维修示波器时换下
的贴片电解电容 二、性能参数及使用
电容ESR表装好后,笔者重点进行了两项检查。一是用精度较高的金属膜电阻进行误差的评估。得到的结果是大概值,因所用的金属膜电阻高频特性未明。二是直接测量二极管(包括锗二极管)、BJT(即三极管)、MOSFET 、JFET、晶闸管(即可控硅),看一看指针有没有摆动,以此判断在路测量电容时半导体器件会不会带来影响。检查证明,除JFET外都完全符合在路测量的设计要求。当JFET在接成有源开关导通的形式(比如,S极与G极短路)时,指针会摆动,其中2SK246的指示值约500Ω,Gm较大的2SK170指示值约50Ω。如果JFET三脚悬空,测量任意两脚,指针也不会摆动。由于JFET的应用场合少,也极少作为执行器件来使用,因此,对于电容ESR表的在路测量来说,不会带来多少限制。
综合设计调试和检查所得,笔者制作的电容ESR表的主要参数和使用特点如表6所示。
实际使用电容ESR表时,需要对被测电容的ESR值正常与否作出判断。国外网友总结了不少经验,给出一些参考数据,可供我们应用。表7所示的是一个比较简明的参考表。测量得到的普通电解电容ESR值,如果接近或超出表中的极限值,可以认为此电容已出问题。如果远低于极限值,比如只有1/10,则可以认为没有问题。如果处于中间区域,则存疑。使用者适应一段时间后,就可以用ESR表来快速检测电解电容了。
须注意的是,表中给出的仅是用于判断普通电解电容的数据,也没有列明耐压规格。对于正常的电解电容,低ESR型的典型ESR值比普通型要低得多,后者往往是前者的数倍至数十倍。对于同一品种的正常电容,耐压规格不同,ESR值也不同,耐压高的电容ESR值更小。
制作完成后,笔者对之前维修Tektronix的TDS420数字示波器时成批拆下的30多只贴片电解电容进行了一次复测。当时发现这批贴片电解电容(主要有33μF/10V和10μF/35V两种)有一部分出现电解液渗漏,因此将全部30多只更换。实际只复测了10多只,竟发现其中40%的ESR值有问题,有二三只还高达500Ω。
此电容ESR表主要用于1μF以上电解电容的检测。由于显示数值范围较宽,也可以辅助检测非电解电容,以及容量不是太小的电容,比如0.01μF以上的电解电容、陶瓷电容和薄膜电容等。对于新购的电容或手头的旧电容,也可用它来进行辅助性的质量判断,如果能查到其100kHz阻抗参数,判断就更为准确。使用前,应先进行欧姆调零,即是将两支表笔短路,调节面板上的欧姆调零电位器旋钮,让指针指向0Ω刻度。然后用表笔分别接触电容的两个引脚,即可进行测量。因测试信号是交流信号,测量时不用区分表笔的正、负极。使用过程中,如遇到ESR表自动关机(LED指示灯熄灭),则将电源开关打至OFF位置,再打回至 ON位置,即可继续使用。 三、制作注意事项
可能有些读者想参照笔者的电路和做法,来制作指针式电容ESR表。现提供一些参考: 1.关于利用其他型号指针万用表进行改装
前面的测量原理介绍中,已说明了具体的方法。须注意的是,如果在利用原刻度的同时,还想扩大低阻分辨率,将中心刻度值标定为小于10Ω,就必须保证电路具备足够的电流输出能力。比如说,中心刻度值原为20Ω,想标定为2Ω,测试输出电平仍使用120mVpp。可计得,测试端口最大输出为60mApp(单个方向为30mA),图17所示的电路就不能满足要求,需要对IC1B和IC2A这两个运放进行电流输出能力扩展,其中一个扩展办法见图27。若扩展电流后遇到自激问题,可考虑参照音频功放输出端加装茹贝尔网络、抑振电感等办法来处理。
此外,由于表笔的接触电阻有数十毫欧或更高,如果过于追求低阻的分辨率,并没有太大的意义,对于ESR表的主要用途来说,就更是如此。
表6 自制电容ESR表的主要参数及使用特点 主要参数 使用特点
1.适用范围:1~10000μF 1.测量不分正负
2.测试频率:100kHz 2.可在路测量
3.测试电平:120mVpp 3.LED电源指示
4.最大测试输出电流:12mApp 4.电源“ON”:“X1”~“X10k”挡
5.整机静态电流:7.5mA 5.电源“OFF”:“·”挡位
6.自动关机后耗电:6μA 6.使用欧姆刻度,读数倍率为“X1”
7.误差:≤5% 7.带有欧姆调零旋钮
8.测试两端最大耐受DC电压:400V 注:误差是测量交流阻抗、以刻度弧长为基准的估算值 表7 普通电解电容的ESR极限值 容量 ESR极限值 1μF 50Ω 1~50μF 50~20Ω 50μF 20Ω 100μF 10Ω 1000μF 1Ω 10000μF 0.1Ω