【已完成】指针表测ESR+测电感外挂--1.5V供电的只需3只三极管！

hotdll

      以前一直用运放做ESR表，最近重新捡起模拟电路分立件电路，就画了这个三极管的ESR电路。画的时候想的是尽可能少的原件，测试电压控制在200mV以内。供电电压最好用1节7号AAA或者5号AA电池，这样可以做的体积非常小。
2015年3月22日，调试后的最终电路图：精简版电路图：


完整版电路图：

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电路工作原理：
        Q1和Q2构成100KHZ和159KHZ正弦波发生器，精简版使用自耦变压器驱动被测电容或电感，完整版用Q3设计跟随器被测电容和电感。在被测电容或电感两端获得150mVp的正弦波信号。精简版调整自耦变压器匝比，完整版调整VR2，用示波器观察测量信号，使其小于150mVp即可。
       精简版Q3或完整版Q4和外围电路构成毫伏表测量电路，在R5和R6两端获得让MF47满度摆幅的整流后的250mV直流脉动信号,用其他表也可以，直接使用表头，请自行增加表头保护电路。
精简版原件参数：
      Q1、Q2用9012或和其他PNP三极管，Q3用放大倍数大于250的9014即可。
      电阻都是常用型号，很好找。VR1是200Ω微调电阻，16.5Ω电阻用两只33Ω电阻并联即可获得。
      T1用主板的扼流磁环绕20到24圈，第5圈到第六圈抽头即可。L1可以使用色环电感或者工字电感，也可以自己用节能灯磁芯绕，0.2-0.3mm的漆包线绕80圈左右即可。
      电容，C4要求漏电低的，振荡电容建议用两只并联匹配，可以用瓷片或者CBB或者涤纶。用频率计使频率为100KHZ和159.236KHZ即可。要求不高的，可以直接使用159.236KHZ频率，100KHZ的电容可以省略。
      开关1是电源开关，开关2是切换频率开关，测电容ESR用100KHZ，测量电感量用159.236KHZ。开关3建议用旋转波段开关，使用16.5Ω、165Ω、1.65kΩ、16.5KΩ可以获得x1、x10、x100、x1k档位。
       D1和D2用1N4007,D3和D4用2AP9或者1n60点接触（玻璃封装的一般是）的二极管。
完整版原件参数：
原件选择和上面相同，说下不同不部分：
       VR2是10KΩ微调电阻。VR3是500Ω微调电阻。
       Q3使用9013，L1可以使用色环电感，20uH左右。

精简版调试方法
       振荡电路：震荡频率由L1和C1决定，L1的值固定为20uH后，搭配振荡电容的值，使振荡频率为100KHZ和159.236KHZ。R1的取值为47欧姆到100欧姆之间，驱动16.5欧姆电阻，自耦变压器次级跌落幅度不大即可。
       整流电路：CN1短路，调节VR1使电流表刚好满度即可。
       测量电路：因为用了变压器隔离，测量的时候不需要隔离电容，但是CX两端仍需加保护二极管如1N4007。R2和R4为中值电阻，需要和万用表欧姆档X1、X10档中值匹配，500型是10欧姆，MF47是16.5欧姆。请自行修正该值。
       备注：MF47表表头内阻2.5KΩ，0.25V/50uA档位内阻是5K，需要驱动电压为0.25V满档。如果用内置表头，驱动电压0.125V即可满幅。完整版调试方法：
       其他相同，只说不同部分：
       电流驱动部分：R2设置为2KΩ，我测试可以正常使用，如果中值电阻为10Ω或和1Ω，将此电阻修改为1KΩ，以免满度和中值的值差别太多。调整VR2使CN1的输出电压为150mVp以下。

实物图：



整流波形图：



晕，图片压缩后波形图都没法看了。

junyee

楼主是全才，，PE模电玩得囹囹转。

天使之音

人才！
赞！！！！！！

楼主，表的误差是多少？

hotdll

天使之音 发表于 2015-3-4 13:45
人才！
赞！！！！！！

ESR测量，本来就是估值，，，普通指针万用表的欧姆档，精度0.1欧姆？呵呵，其实无所谓了。关键是能判断电容的ESR正常与否即可。

hotdll

junyee 发表于 2015-3-4 12:26
楼主是全才，，PE模电玩得囹囹转。

兄弟过奖了，样样都通，样样稀松。

你也混无忧的？

junyee

hotdll 发表于 2015-3-4 14:36
兄弟过奖了，样样都通，样样稀松。

你也混无忧的？

07-09年因为工作关系，基本上天天泡无忧。

10年后也就数天数月逛一次了，杂事太多，脑子也不够灵活了。

东西没学到多少，，，此起彼落，到是见证了许多。

有空多多交流哈！

3AG1

Q1 Q2组成的LC振荡电路应该加上稳幅稳频控制电路，否则电池电压变化时，输出的测量信号会不稳定。

hotdll

3AG1 发表于 2015-3-7 13:38
Q1 Q2组成的LC振荡电路应该加上稳幅稳频控制电路，否则电池电压变化时，输出的测量信号会不稳定。

谢谢三哥指点，Q1和Q2的稳幅部分，最开始设计的时候是有这部分考虑的，后来发现电路增加了不少原件，我总是想用最少的零件实现要的功能。

我用仿真软件查看，发现集电极的波形比较好，并且幅度比较稳定，电池电压从1V变化到1.5V，集电极波形始终在550mV左右，用这部分的电压利用自耦变压器输出，应该可以获得不错的性能和一定范围内的幅度稳定吧。这个电路最大的好处是可以输出较大的电流，当电路工作电路设置在50mA到100mA的时候，负载阻值从30欧姆降到10欧姆，测量电压变化很少。

改良后的电路图，请三哥指点。

panqi

牛人。。。。。。。。。

3AG1

hotdll 发表于 2015-3-8 09:37
谢谢三哥指点，Q1和Q2的稳幅部分，最开始设计的时候是有这部分考虑的，后来发现电路增加了不少原件，我总 ...

不行的，不加稳幅控制，电池电压变化后，振荡输出是不稳定的。

前两年我曾打算做一个单节电池的ESR测量电路，试验过这种振荡电路。
这种振荡电路的频率稳定性不错，电源电压在一定范围内波动，频率基本不变。
这种电路可以工作在很低的电压下，电池电压 0.7 ~ 3V 间变化，基本上不用改动电路参数。

当时想用一个低压差的稳压电源供电，后来想想1.2 ~ 1.6V电池，稳压输出1.0V，做起来电路会复杂化，输出电压的温度稳定性也不是很好，就放弃了。
后来试验了一个用单节锂电池的ESR测量电路，使用5只小功率三极管做的。
两只三极管组成RC文氏电桥振荡，得到100KHz 正弦波基准频率，后面加上一级缓冲级，最后是两个三极管复合放大驱动表头。