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制作LCR表高精度电桥 内含设说明文档、电路图、PCB工程文档、校(10)

时间:2013-03-16 16:47来源:未知 作者:admin 点击:
2.200k电阻:上臂0,下臂1,Q=0.016 1.000k电阻:上臂1,下臂1,Q=0.000 0.330k电阻:上臂1,下臂0, 收音 无线电DIY制作 ,Q=-0.016 0.200k电阻:上臂2,下臂0,Q=-0.020 0.100k电阻:上臂2,下臂0,Q=-0.020 0.05

2.200k电阻:上臂0,下臂1,Q=0.016
1.000k电阻:上臂1,下臂1,Q=0.000
0.330k电阻:上臂1,下臂0,收音 无线电DIY制作,Q=-0.016
0.200k电阻:上臂2,下臂0,Q=-0.020
0.100k电阻:上臂2,下臂0,Q=-0.020
0.051k电阻:上臂3,下臂0,Q=-0.036
由上表的低阻部分可知,3倍档移相0.016弧度,10倍档移相0.02弧度,30倍档移相是0.036弧度,正好就是前两档之和0.016+0.020,与理论值相符。
上表的高阻部分,如51k档时的移相,未能到达现实的+0.036,这是表笔分布电容形成的。
顺序设计时,只需已知缩小器的总移相θ,就可能对结果停止批改。
设原测阻抗是a+jb
批改方法是:a 2= a*cosθ-b*sinθ,b2=a*sinθ+b*cosθ
本LCR表,只需在菜单7中输入两个缩小器的移相的弧度参数的1000倍即可。当然,测量缩小器移相时,这两个参数必需置0
批改后电阻验证法:取上述被测电阻重测,相位误差应为0,即Q=0
批改后电容验证法:在20欧档验证CBB、CL电容,取两个两同0.47uF CL电容,它的ESR稍大,单个测得ESR为R,两个串联则应为2R,并联须为R/2。测量低压的CBB,不管如何串并联,测得的ESR普通为0,Q为999显示。也可能用低压CBB电容串联低阻电阻,失去可测定的ESR
上述测量用7.8kHz档。
V/I变换器的相位补救:
V/I变换器引入的相位误差有两方面
高频低阻大电流测量,相位误差主要是引线电感及仪表三运放的共模克服才干惹起的。这方面毋庸软件批改,三运放的共模克服良好,其误差可忽略,引线电感可能驳回相对值法消弭,与万用表200欧档测量电阻时“去除表笔电阻”得真值的原理差不多。
高阻测量,V/I变换器的相位的误差就比较费事,最好驳回软件批改。
高阻相位误差起源可分两部分:
其一、分布电容引入的附加耦合,如虚地对信号源热端的分布电容,TL082内部两运放的分布电容耦合、信号源品质等,都能够形成信号耦合。因此上臂的电流实为被测Zx上的电流与附加耦合的电流之和。其二、来自下臂输出对虚地的耦合(或其它受控源耦合),等效为下臂电阻上并联了一个分布电容。它形成下臂输出相位滞后。100k档相位误差最重大,而10k档相位误差按100k档相位误差的1/10预算即可。从频域看,相当于下臂电压发生了小量顺时针旋转(滞后),而对幅值的影响基本可能忽略。
以下建模计算分析。测试线分布参数属于被测电抗X的一部分,上臂限流电阻与下臂电阻等值,都是100k,记作R,运放照应延时等效阻抗为Z1(并联在下臂R上),LCR表测得下、上桥臂阻抗比为k,无相位误差时k的现实值为k=U2/U1=R/X,而实践存在如下关系:


R是已知的,k可能由LCR表间接测得,A可能经过校准失去,当B也测得,那么就有X=k*R*A*B。其中,Z0与Z1只相当于几个皮法电容的电抗,所以电抗很大。
那么,应如何理解A和B呢?当X很小时,如X=2k欧或5k欧,B是凑近于1的,相位偏移量的附加量是A惹起的,B几乎不起作用。当X很大时,A和B同时惹起相位偏移,偏移量是A*B的角度量。
假设仅用Z=k*R*A示意测量结果,那么Z实践上是Z = X/B = X/[1+X/(Z0+R)] = X*(Z0+R)/(X+Z0+R) = X//(Z0+R),高阻测量时,X是被测电容与表笔分布参数的并联电抗,而且Z0+R与X并联,说明最终失去的Z是Z0+R、表笔电容、被测电抗者的并联值。
综上,A示意V/I变换器的的附加相位偏移,B则反响一个论断,用Z=k*R*A作为结果时,它是开路剩余电抗(Z0+R与表笔电抗并联)与被测电抗的并联值,因此,为了失去X,应以并联法扣除开路剩余电抗。
经过以上分析,就可能失去一个很有效的A值测量打算:测定时,用Z=k*R计算阻抗。因为Z0和Z1比R大得多,所以A的模值凑近于1,他对测量结果的模幅值的影响可能忽略,只有思考A惹起的移相,免得形成Q值测量重大误差。接入5k被测色环电阻(5k电阻Q值几乎为0的),B就凑近于1且车辐角凑近于0,因此测得Q值正是A的相位。所以,A就是模值为1,辐角为Q的双数。
直得留意的是,DDS前级、后级缩小器输出也会存在一些剩余耦合,高阻测量时,它也会使V/I变换器发作相位偏移。它们的影响,异样可能归算到A和B之中。
V/I变换器负反应电阻上并联一个小电容,从输出端看,它惹起电压相位滞后。从输入端看,相当于入一个超前的电流(超前补救)。频率越高,这种反应越强。有的LCR表驳回一些技巧,减小高频反应,如,100k反应电阻利用10k与90k串联,串联的核心对地接一个小电容,这个电路,在高频时对反应信号旁路,减弱了高频反应,起到了补救作用。
十、多途验证记载:
验证1:高Q测量精度验证
取0.1uF/630V CBB22电容做为基准器件。这种电容具用很高Q值,它的Q值是大于这个LCR表的测量上限的。
X=16k,800至999(10k档)
X=1.6k,700至999(1k档)
X=200欧,500至999(1k档),999(7.8k档)
本LCR表有效测量上限为300左右。测得以上Q值,属反常,上误差容许范畴内。本LCR表最大显示限度为999
验证2:低Q测量精度验证
取0.1uF/630V CBB22高Q电容,与3.14欧电阻并联。并联之前测得容量为101nF
用并联法测量。1kHz,测得容量为60nF,7.8kHz测得容量为80nF(此时Q值显示为0.012左右)
理论Q值是3.14/200=0.016,实测0.012,误差4字
经查,这4字误差是二线法测量形成的。转到串联形式,表笔短路,测得表笔剩余电抗是+9毫欧。
大串联法重测这个阻容并联体,等效串联电抗是-37毫欧,显然,去除表笔剩余值后,正确值是46毫欧。因此,矫正后Q值是46毫欧/3.14=0.015,与理论值很凑近。
验证3:
测量0.47uH空心线圈(Q表测量),测值也是0.47uH(已去除表笔剩余电感)
验证4:
取一段0.18平方毫米铜线,对拆绞合,构成无感电阻。今测其剩余电感。
用7.8kHz,20欧档,测得电感量是0.36uH,ESR=294毫欧,去除表笔电感量0.20uH,得电感量0.16uH
用1MHz高频伏安法测得约值是0.2uH
因为这种电感Q值低,电感量不好测量,两种测法误差都比较大,而且电感与频率相干,故只能做粗略比较。两种测法所得结果差不多。
验证5:
20pF小电容测量,与Q表对比,仅相差0.1pF
验证6:
取5个5pF电容并联,测量Q值,失去Q=300,还算满意。
验证7:
接入10欧电阻测试分辨力,用100k档测量,测得三种频率下阻值均为10欧(跳动正负0.5欧)
验证8:
测试电阻,测了几十个电阻,误差均小于0.5%
验证9:
用网线测量毫欧电阻。应用长度测量换算电阻,并与测值比对,可分辨1毫欧。网线电阻率事前用直流电桥测定。
验证10:
取相反的0.47uF/630V CBB22,镀锡包铜钢线引脚,测得单个Q=999(超量程),两个相反的电容并联或串联,也是Q=999。显示正确
验证11:
1uF/400V CL21电容,测得ESR=0.18欧,EPR=2.2k
0.47uF/630V CBB22电容,测得ESR=0.01欧,EPR=百几k欧
测试线电阻0.013欧
两电容并联,测得EPR=2.1k,ESR=0.10欧
计算验证:去除导线电阻,两电容ESR区分为0.17,0.00,并联后的ESR为0.17*(1/1.47)^2+0.013=0.09,与测值0.10相近。
验证13: (责任编辑:admin)
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