測量電容或電感的電路

2022-01-04 暢學電子

工程師們經常要使用信號發生器和函數發生器,還有頻率計與示波器,但他們可能沒有電容表或電感表。通過採用圖1的測試設置,就可以用一臺函數發生器、一塊萬用表、一個頻率計和一臺示波器測量電容或電感。

用此設置測量兩個信號的波幅。然後,無需測量相位角就可以計算出電容或電感。輸入電壓與輸出電壓的比率可以表示如下:

可以改為標準形式:

從中解出XC,結果是:

使用關係

則電容的基本公式為:

為計算方便,使用比率|VIN/VOUT|=2,則

在測量電容值時,先測量輸入電壓,然後調節信號發生器的頻率,使輸出電壓為輸入電壓的一半。VIN/VOUT不需要用2:1的比率。可以只測量輸入電壓和輸出電壓,用基本公式也能計算出電容或電感的值,但接近於2:1的比率是一個好的選擇。

為獲得最好的結果,可以用一臺頻率計測量頻率,用數字萬用表測量電阻。大多數現代示波器都無需加載電路就能精確地測量信號,除了探頭的電容以外。探頭上一般都標了電容值。用前面公式可以計算出電容的值。再從結果中減去探頭電容值,就得到了所測電容的準確值。

一般情況下都已知準備測量電容的大概值,因此可以用下式,選擇電阻R和頻率f的起始值:

用類似的步驟可以測量電感。此時,

電感的基本公式為:

設VIN/VOUT=2,則

以及

對測量電容的例子,假設C約為1000 pF,讓f為1 MHz。計算:

在圖1的設置中使用一隻301Ω電阻,或250Ω?500Ω的任何電阻值。調節頻率,同時測量輸入電壓和輸出電壓,獲得2:1的比率。如果獲得的頻率為912kHz,測得R的電阻為304Ω,探頭電容為10pF,則電容值為:

減去探頭電容10 pF。得結果為:984.3 pF。

R與f的值並不關鍵;選擇它們時應儘可能減小寄生效應。300Ω至3kΩ的電阻值和100kHz?1 MHz的頻率都應能用。

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