電容ESR表課件

1、電容ESR表 電容ESR表的特點、測量原理、電路分析作者薛國雄來源無線電雜志瀏覽3449發(fā)布時間2011-01-11這個專題起源于筆者偶然得到的信息。在完成所譯音頻功率放大器設計手冊一書的勘誤工作后，筆者因需在網(wǎng)上查閱美國Tektronix公司的示波器資料，看到外國論壇有位網(wǎng)友在介紹維修經(jīng)驗時，大力推薦電容ESR表，稱其為電子愛好者的強力工具，對檢測電器幫助極大，故而引發(fā)了筆者的興趣。經(jīng)過一段時間的揣摩、研究、設計、制作及試用，結(jié)合本人以往的經(jīng)驗，確認此君所言非虛。這種電容ESR表確實是檢修電子設備、排除電路故障的強力工具和十分有用的好幫手。獨樂樂不如眾樂樂，根據(jù)本人掌握的知識和實際設計制作，

2、在此對電容ESR表作全面介紹，以期能給廣大電子愛好者提供有益的幫助，推動這一新型工具的普及應用。1 電容ESR表的特點可能不少人都沒聽說過這種表。筆者以前也僅知道，專業(yè)儀器的LCR電橋可以測量電容的ESR。何為ESR？測量電容的ESR有什么用？相信很多讀者心中會有這樣的疑問。為此，先進行簡單的背景知識介紹。一、背景知識介紹1.電容的ESRESR是英語Equivalent Series Resistance的縮寫，意為等效串聯(lián)電阻。自身不會產(chǎn)生任何能量損耗的完美電容只存在于理論，實際的電容總是存在著一些缺陷。這個損耗，在外部的表現(xiàn)就像一個電阻跟電容串聯(lián)在一起。另一方面，由于引線、卷繞等物理結(jié)構(gòu)因

3、素，電容內(nèi)部還存在著電感成分。因此，實際電容的等效模型可以表示為圖1所示的模式。其中電容C為理想電容，R為等效串聯(lián)電阻，即ESR，L為等效串聯(lián)電感，即ESL。引入ESR和ESL，使得模型更接近于電容在電路中的實際表現(xiàn)。圖1 實際電容的等效模型圖2 實際電容與理想電容的差別。斜直線為理想電容的阻抗曲線，呈V字形的是實際電容的阻抗曲線。圖3 不同容量電容的阻抗特性曲線ESR的存在，令電容的行為表現(xiàn)背離其原來的定義。比如說，理論上“電容兩端的電壓不能突變”，但實際上，ESR上會產(chǎn)生一定的壓降，與突然施加的電流大小有關，令 電容不再遵循理論規(guī)律。又如，電容會因ESR上的功耗而產(chǎn)生內(nèi)部發(fā)熱。筆者曾將兩只

4、早期生產(chǎn)的10F/ 16V高ESR電解電容，正常地接到微型計算機開關電源的5V輸出兩端。由于此處高頻脈動電壓較大，電容內(nèi)部損耗產(chǎn)生的熱量加熱內(nèi)部氣體，發(fā)出“吱吱”之聲，竟在幾秒內(nèi)導致電容炸開，前后兩次均是如此。圖2、圖3顯示了電容的實際阻抗特性。由于ESR以及ESL帶來的影響，當頻率上升到一定程度，即到了高頻區(qū)，電容的阻抗不再遵從理論上的規(guī)律隨頻率的升高而降低。在圖2中的低頻段，電容的容抗在起主要作用，基本上還遵從理想電容的規(guī)律。在中間頻率段，本應是ESL與C共同諧振而呈現(xiàn)阻抗深谷，但有ESR 的存在，改變了曲線的走向，換言之，ESR在這里起主要作用。在高頻區(qū)，則是ESL在起主要作用。圖4 不

5、同材質(zhì)電容隨頻率變化的ESR曲線。圖中方框（順序為光左右、后上下）列出了所測電容的品種和規(guī)格，200/6表示200F/6V，以此類推。第1、 2、4種為不同的鉭電解電容，其中第1種為聚合物固態(tài)鉭電解電容。第2種為較常見的二氧化錳固態(tài)鉭電解電容，第4種為多層結(jié)構(gòu)的二氧化錳固態(tài)鉭電解電容。第3種為二氧化錳固態(tài)鈮電解電容。第5種為MLCC即多層陶瓷電容，兩只100F/4V并聯(lián)。第6種為低ESR鋁電解電容。圖5 普通電解電容與低ESR電解電容的ESR曲線。上方曲線顯示，普通電解電容在較大的頻率范圍內(nèi)其ESR值變化并不大。電容ESR的大小跟電容的制造有關。材質(zhì)不同，ESR有區(qū)別。材質(zhì)相同，則容量越大，E

6、SR越小，約跟容量的開方成反比。同一品種的電容，耐壓越高，ESR往往更低。就材質(zhì)而言，電解電容的ESR明顯高于薄膜電容。在電解電容中，鋁電解電容的ESR又高于鉭電解電容。在薄膜電容中，聚丙烯、聚苯乙烯等材料的電容ESR較小。一個對比例子是，1F聚丙烯電容的ESR為10m，而容量達1000F的鋁電解電容，其ESR為0.1。2.電容ESR表電容ESR表是專用于檢測電容ESR值的儀表。這種儀表向被測電容注入測試信號，通過檢測電路中的電量變化，作出相應的變換后，以數(shù)字顯示屏或指針表頭作為終端，將被測電容的ESR值顯示出來。因電容本身有隔直作用，所以在測量時，電容ESR表必須要使用交流形式的測試信號。這

7、一點與常見萬用表測量電阻有顯著的區(qū)別。從另一個角度看，電容ESR表測量的是“交流”電阻，萬用表測量的是直流電阻。與萬用表一樣，電容ESR表可以做成數(shù)字式，也可以做成模擬式。對于模擬式電容ESR表來說，使用指針表頭作指示，因此，其電路最終需以直流電流形式來進行驅(qū)動。對于數(shù)字式電容ESR表來說，由于現(xiàn)在市場上有大量廉價的數(shù)字萬用表專用A/D芯片（如ICL7106）供應，利用這些專用芯片來進行設計制作是較為直觀可行的方法。A/D芯片輸入的是直流電壓，所以，數(shù)字式ESR表測量部分的電路有別于模擬式ESR表。此外，數(shù)字式電容ESR表還可以用微處理器（MCU）作為核心來實現(xiàn)，憑借其強大功能取代數(shù)字萬用表專

8、用A/D芯片，設計上更加靈活，電路形式上也迥異于前述兩種。本文中筆者設計制作的電容ESR 表屬于模擬式（指針式）。3.國外自制情況通過網(wǎng)上信息了解到，電容ESR表明顯并不是儀器儀表大廠的正式產(chǎn)品估計與LCR電橋已集成了它的功能有密切關系。目前，國內(nèi)還沒有電容ESR表的生產(chǎn)銷售。在國外，電容ESR表主要流行于業(yè)余電子愛好者中，雖然已有微型公司或個人提供一些套件和成品的銷售，但未成大氣候，仍是以愛好者自制為主要形式。筆者曾用“ESR Meter Schematic”（即“ESR表 電路圖”）作為關鍵詞在網(wǎng)上搜索，可以找到很多介紹個人自制電容ESR表的網(wǎng)頁，有美國、德國、意大利、俄羅斯等國家網(wǎng)友的作

9、品或資料，看都看不過來。圖6 國外以套件或成品推出的電容ESR表。儀表面板所印的表格是用于幫助判斷電解電容的好壞。最后一種（圖中該表斜放置）有別于一般的指針表和數(shù)字表形式，是利用LED來指示ESR值所在區(qū)間，電路則使用MCU，可謂是數(shù)字式與模擬式的混合體。二、電容ESR表的獨到之處電容ESR表的作用，用一句話概括，就是用于測量電容ESR值，憑此判斷電容（主要是電解電容）的好與壞、正常與否。其功能雖然單一，但實用性很強，對檢修電子設備帶來莫大的幫助。眾所周知，電解電容是電子設備中故障率最高、壽命和可靠性最差的元件之一，而電解電容的壽命在很多時候決定了設備的使用壽命。長久以來，廣大電子愛好者普遍缺

10、乏一種有效判別電解電容好壞的檢測工具。電容ESR表的出現(xiàn)，正好可以填補這一空白。圖7 國外網(wǎng)友自制的指針式電容ESR表。其中，右邊的表以ESR值標示刻度，左邊的表以電容好壞（good與bad）來標示刻度。由于設計上的特殊性，電容ESR表具備了如下獨到之處：1.鑒別電解電容好壞，判斷準確率高從前面的介紹可以知道，ESR是直指電容性能缺陷的參數(shù)。無論是電解電容漏液、干涸這類常見問題，還是電解液失去活性這種隱蔽問題，都可以通過電容ESR 表檢測出來。套用外國一位制作者的話說：可以找出95%以上有問題的電解電容。他沒說100%，背后一個重要原因是，電容ESR表（非特殊設計的）不能檢出電容兩接點之間存在

11、的短路性故障。幸好，電容出現(xiàn)這種短路性故障的概率，遠低于電容自身失效的概率?？v使電容出現(xiàn)短路性故障、又或者與其并聯(lián)的器件出現(xiàn)短路性故障，電路的外在表現(xiàn)將十分明顯，容易被普通萬用表檢查出來。比如，電容兩端的電壓、直流電阻遠低于正常值。圖8 LCR電橋照片（非按同一比例拍攝）。后兩種為臺式，實物比前兩種的手持式大得多。2.可在路測量，無需將元件拆下，大幅提升檢測效率筆者所稱的“在路測量”，是指不將元件從電路板上拆下、又不通電時對元件進行的檢測。不少人都知道，常見的二極管、三極管、電阻等分立元件可以用萬用表進行在路檢測，找出故障元件的成功率還頗高。而電容卻不行，因為需要交流信號驅(qū)動，萬用表對此無能為

12、力。由于電子設備普遍都要使用電解電容，有些設備的使用量甚至超過一百只。在路測量所帶來的方便性，使得檢修者能夠從容應對，大大減輕了工作量，個中意義殊為重要。3.體積小、重量輕、耗電省，攜帶方便，使用簡單靈活電容ESR表用電池供電，可做成便攜式，打開電源開關即可使用，無需繁瑣的設置。LCR電橋雖已具備了電容ESR表的功能，但是售價高，測試頻率最高僅 1kHz的低檔國產(chǎn)LCR電橋售價也要超過千元，讓囊中羞澀的愛好者望而卻步。LCR電橋大多屬于臺式儀器，體積大、重量重，而且需外接市電才能工作，使用時拖著一條尾巴，讓人覺得處處不便。而手持式LCR電橋的測試電平一般是固定的，典型值為0.3Vrms（即84

13、8mVpp）。這樣的電平，已達到很多半導體器件的導通閥值，導致在路測量的部分結(jié)果變得不可靠。4.電路和構(gòu)造比較簡單，成本低，容易普及，便于愛好者自制這種表制作難度不高，有動手能力的愛好者，都可以獨自完成。筆者的電容ESR表，是利用原來閑置的MF500指針萬用表進行制作，扣除設計修改和調(diào)試時間后，實際制作時間不足一天。材料方面，除原有的MF500表外，都是利用手頭常備的元器件，最值錢的是一只1F/400V MKP電容，其余的不值一提。裝在電路板上的新購元件，僅運放IC兩塊，花費共人民幣5元。三、電容ESR表的威力過去我們檢修電器，檢查電解電容多依靠簡陋而帶有嚴重缺陷的方法。一是進行外觀檢查，看看

14、電容周圍有沒有漏液或外殼鼓包開裂。但是，除電解液干涸的電容外，有些漏液的電容還由于被本身及周圍元件所遮擋，不拆下來作檢查，往往成為漏網(wǎng)之魚。在筆者制作電容ESR表之前，曾檢修一臺不能正常工作的美國Metcal公司早期生產(chǎn)的PS2V焊臺，通過外觀檢查沒有發(fā)現(xiàn)任何電解電容有異常，一時之間也找不出故障點。因缺少圖紙，后費了很大精力跟蹤電路故障，最后追蹤到焊咀檢測電路，懷疑為其供電的輔助電源出問題。最后才下決心拆下這組電源中外觀完好的1000F/50V電解電容來檢查，發(fā)現(xiàn)其底部已有漏液痕跡，測量確認已失去大部分容量，更換后即恢復正常。二是將電容拆下來，用指針表或電容表檢測其容量。但是，“拆時容易裝回難

15、”，裝回去還需預先清理焊盤過孔，這種方法甚費功夫。因此，檢修者多是在有理由懷疑的情況下才選擇采用這種方法?？v然如此，仍是有可能漏掉出問題的電容，因為某些電路位置對電容的品質(zhì)要求甚高，電容沒有失容，不等于沒有問題。經(jīng)常維修的筆者好友就曾多次遇到這樣的事情，富有經(jīng)驗的維修者會根據(jù)電路情況采用代換法。三是代換法，用好的電容換掉有疑問的電容。這種方法基本可解決前一種的遺漏問題，但這也是無可奈何的做法。不僅拆裝麻煩，而且需要提前備有同樣規(guī)格的電容，很多時候檢修者并無這樣的準備。萬一預判有誤，同樣像前一種方法那樣白花了時間和精力。有了電容ESR表，不用拆下電容，只要斷開電器的供電，就可以直接用它進行測量。

16、檢測電解電容，變成了一件輕松的事情。筆者自從制作成功后，因為沒有了拆裝電解電容這一麻煩事的困擾，凡是稍有懷疑的，就立即將電路板上的所有電解電容（還包括部分非電解電容）檢測一遍。雖然命中率很低，但所費時間也很少，不會構(gòu)成負擔，能給檢修成功提供保障。就上面所述Metcal的PS2V焊臺維修一事來說，若有電容ESR表相助，完全可以在前期的檢查中找到故障元件，不用再花大半天時間才解決問題。作為電容ESR表的主要檢測對象，電解電容出現(xiàn)在幾乎所有電子設備中。尤其是電解電容在電源電路中扮演著重要的角色，電源一旦出現(xiàn)問題，將給整個電路帶來全局性的影響，有時還會引發(fā)各種各樣的奇怪癥狀，讓人難以捉摸。為此，熟悉維

17、修的人員都會慢慢養(yǎng)成先從電源開始追蹤檢查電路故障的習慣。換一個角度看，這樣的檢修順序確實符合電路運作的規(guī)律。如果使用電容ESR表，那么，在動用萬用表之前，它就可以發(fā)揮前鋒的作用。隨著時代的發(fā)展，采用開關電源供電的電子設備越來越多。與傳統(tǒng)的工頻電源相比，開關電源對電容的ESR特性要求也更高。因此可以推斷，電容ESR表的用武之地將越來越廣闊。目前，二手電器市場交易日趨活躍。很多家庭，也包括電子愛好者，都已經(jīng)擁有一些較舊的電器。部分人出于省錢、愛好、收藏或其他原因，還特意選購二手電器。這些電器已使用多年，故障發(fā)生率高，有時修好了舊故障，不久又出現(xiàn)新故障，需重新維修。主要原因是電器內(nèi)部的元器件老化，電

18、子設備中又以電解電容為甚。為恢復生機，個別愛好者“寧可錯殺三千，不可放過一個”，干脆將所有電解電容更換。這不失為一種比較穩(wěn)妥的辦法，但對于內(nèi)部電路復雜的設備來說，從元件準備到拆焊，都十分消耗精力，論效益并不是很合算。如果有電容ESR表幫助檢測，就可以有的放矢地進行電解電容的更換了。2 測量原理及國外典型電路分析嚴格地說，電容ESR表應測量真正的ESR。由于這種測量需要避開電容容抗、內(nèi)部的ESL等因素影響，難度比較高，電路將變得十分復雜。所以，電容ESR表一般都是測量電容的交流阻抗，以此作為電容的ESR值來讀取。 指針式電容ESR表的測量原理1圖9 指針式萬用表測量電阻的原理 圖10圖11 指針

19、式電容ESR表的測量原理2圖12 指針式電容ESR表的測量原理3一、指針式萬用表測量直流電阻的原理在了解電容ESR表工作原理之前，先看看我們平時經(jīng)常接觸到的指針萬用表是如何測量直流電阻的。普通萬用表的歐姆擋基本原理如圖9所示。圖中，Rs為整個表的內(nèi)阻，Rx為被測電阻。M為表頭，但這個表頭不是實物上的表頭，而是實物表頭經(jīng)過電流量程的擴展而得到的。V為直流電壓源，實際為內(nèi)部的電池。V、Rs、Rx構(gòu)成一個回路，根據(jù)歐姆定律得到公式：I=V/(Rs+Rx)。I為測量回路中流過的電流，也流過表頭。顯然，通過這個公式，I與Rx構(gòu)成了一一對應的關系。指針表的表頭實際為電流表，表針直接指示的是電流I，所以，所

20、有指針式萬用表都是遵從這一公式的規(guī)律繪制歐姆刻度的。從公式推導得到：當Rx=時，I=0；當Rx=0時，I為最大值，Imax=V/Rs。這與我們所知道的歐姆刻度是一致的：表針滿幅的位置（即滿幅電流 Imax位置）標為0，表針起始的位置（即電流為0位置）標為無窮大，歐姆刻度的大小方向與電流擋（以及電壓擋）刻度剛好相反。當Rx=Rs時，I為 Imax的一半，因指針是指示電流，故指針指向刻度中央。所以，指針萬用表的歐姆刻度中心值就是整個表（即測量電路）的內(nèi)阻值！這對于所有歐姆擋位都成立。歐姆擋位不同時，表頭M有不同的電流量程。這是利用高靈敏度的實物表頭，通過串、并電阻而擴展得到的。這一個電流量程的擴展

21、是線性的，因此，可視為一項線性的傳遞。也因為擴展是線性的，所以能保證在不同歐姆擋位下，使用同一張刻度紙仍有十分接近的測量精度。實際的萬用表中，為遷就電池電壓V的變化，各個歐姆擋位表頭M的滿幅電流值Imax是可以微調(diào)的，這由歐姆調(diào)零電位器來實現(xiàn)。但歐姆調(diào)零電位器的改變，設計時已注意不能令整個表的內(nèi)阻產(chǎn)生變化，否則，讀數(shù)就不準。這是因為，歐姆刻度是按固定的內(nèi)阻來繪制的。二、電容ESR表的測量原理根據(jù)指針萬用表測量直流電阻的方法，容易得到如圖10所示的指針表頭用于測量電容ESR的概念電路。由于被測對象Rx是交流阻抗，因此，V為交流電壓源，表頭M為交流電流表， Rs為測量電路的交流內(nèi)阻。測量回路中流過

22、的電流隨著Rx的變化而變化，由這一電流驅(qū)動交流表頭，以此指示被測交流阻抗值。但是，常見的表頭都是直流表頭，即使能找到交流表頭，也因靈敏度過低而不能使用。因此，圖10所示的測量電路需改為圖11的形式。在測量電路中，通過電阻 R來檢測測量回路中的電流，以電壓形式輸出此時由電阻R完成了I/V變換。經(jīng)過AC/DC變換為直流電壓，加到直流表頭M同時由表頭M的內(nèi)阻完成 V/I變換。這樣，測量回路中流過的電流I被傳遞到了直流表頭M，因此，直流表頭M可指示出Rx的測量值。圖11中的AC/DC變換要靠二極管整流來實現(xiàn)。而我們設計的ESR表，因為要具備在路測量功能，不允許將測量電平設得過高而令二極管等半導體器件能

23、夠?qū)ā＿@樣，AC/DC變換與在路測量這兩者之間，就存在著矛盾。為解決這一矛盾，實際的電容ESR表需加入電壓放大電路，如圖12所示。在測量回路中，流過的電流I仍遵從公式I=V/（Rs+Rx），其中，Rs為測量電路的內(nèi)阻。對于這一概念電路，Rs等于檢測電阻R。實際電路中，Rs等于檢測電阻R加上測量信號源V的內(nèi)阻。若電流I被傳遞到表頭M的整個過程是線性的，那么就可以按I=V/（Rs+Rx）的規(guī)律來繪制表頭刻度。反過來，假如表頭有現(xiàn)成的歐姆刻度，只要讓Rs與刻度中心值相等，并且在測量回路出現(xiàn)最大電流Imax（=V/Rs）時，讓表頭M達到滿幅電流，那么這現(xiàn)成的歐姆刻度就可以利用起來。這說明，我們可以直

24、接使用指針萬用表來改裝電容ESR表，不需重新繪制歐姆刻度，但須注意滿足兩個條件：一是要讓測量電路的內(nèi)阻與歐姆刻度的中心阻值一致。比如，MF500萬用表的刻度中心值為10，測量信號源的內(nèi)阻加上檢測電阻R的總和也須為 10。二是要將測得的電量（電流）線性地傳遞給表頭，并且還要使得測量回路有最大電流時，表頭指針剛好指向滿幅位置也就是線性傳遞的增益要合適。否則，就不能建立刻度指示值與所測值的一一對應關系。更進一步，如果要變通使用原歐姆擋刻度，那么只要符合上述兩個條件，就可以像指針式萬用表那樣，進行倍率的變換。換言之，可以按自己的設計意愿來利用原歐姆擋刻度。比如，TR-360指針萬用表的刻度中心值為20

25、，出于提高低阻顯示分辨率的要求，想將此中心值改為5。那么，就要將測量信號源的內(nèi)阻設為5，讀取數(shù)據(jù)時乘以1/4（即倍率乘以0.25）即可。有些指針式電容ESR表電路的電流傳遞過程并不是線性的。比如，沒有利用運放加入反饋來改善線性，而是直接使用二極管作非線性整流，如圖13和圖14所示的電路。由于二極管的電流與壓降的關系呈指數(shù)特性，因此，即使測量回路一樣，其刻度也不同于指針式萬用表，其低阻值區(qū)的分辨率會更高。這是一個優(yōu)點。但對于DIY者來說，沒有現(xiàn)成的刻度可利用，需專門繪制，這又是一個缺點。繪制刻度，實際上是建立被測阻值與顯示值的一一對應關系。對于功能強大的MCU來說，十分擅長于此項工作。因此，可以

26、降低對電路線性的要求，測量回路也可以有更靈活的實現(xiàn)方式，使用MCU的數(shù)字式ESR表也就具備了簡化電路的先天條件。如果不使用MCU，而是使用ICL7106這類A/D芯片來制作數(shù)字式 ESR表，則由于對輸入有線性要求，表頭顯示的又是電壓。因此，測量信號源需做成具有固定輸出的交流恒流源I，以便建立V=IRx的線性關系；后面的電壓放大和AC/DC變換電路，也要求有良好的線性。三、電容ESR表的測量誤差電容ESR表本來要測的是ESR，但實際測量的是電容的交流阻抗。這樣的設計，測量結(jié)果必然存在誤差。對于實際的電容，主要有電容容抗和ESL這兩項因素影響ESR表的測量結(jié)果。對于電解電容來說，容抗帶來的影響占主

27、導地位。如果測量頻率足夠高、電容的容量又不過小，那么，容抗給測量結(jié)果帶來的不良影響就小。電容的ESL本身較小，為nH級別，只要測量頻率不是太高、ESR本身不是太小，其影響通?？梢院雎?。下面的簡單分析，證明了這一點。R2( XCXL )2RX從圖1所示的電容等效模型可得到，電容的交流阻抗幅值為式中，R為電容的ESR，Xc為電容的理想容抗，Xc=1/（2fC），XL為ESL的感抗，XL=2fL。以22F普通鋁電解電容為例，一個典型的ESR值為20，ESL值為20nH。當測量頻率f為100kHz時，則有Xc=0.072 ， XL=0.014。代入上面公式有202(0.0720.014)2RX計得Rx

28、20.00008。這說明，這只22F電容在100kHz時的交流阻抗與ESR相差極其微小，這樣誤差完全可以忽略不計。如果電容容量降為1F，其余不變，類似地可計得Rx=19.94。測量誤差已較為可觀，為0.3%。如果測量頻率降低，這個誤差就增大，比如，50kHz 時誤差為1.2%，20kHz時為7.5%。因此，一般的電容ESR表都標示適用范圍為大于1F，測量頻率都設定得較高。由上述分析可見，電容ESR表雖是通過測量交流阻抗來給出ESR值，精度受到一定的限制，但就要求不高的檢測電容好壞這一主要用途而言，這種做法無可非議。四、指針式電容ESR表的國外典型電路分析下面三款指針式電容ESR表電路，是筆者從

29、互聯(lián)網(wǎng)挑選出來，原先已經(jīng)過實際制作的國外電路。它們各有特色，具備一定的代表性，其中第3款曾刊登在某外國電子制作雜志上。圖13 國外網(wǎng)友自制的指針式ESR表電路一1.簡潔明快的電容ESR表如圖13所示，核心元件為TL062低功耗雙運放IC1和變壓器T1，以高靈敏度的50A指針表頭作指示。穩(wěn)壓集成塊IC2為電路提供穩(wěn)定的5V電壓。運放IC1A構(gòu)成單電源方式的50kHz方波振蕩器，經(jīng)過20:1的變壓器耦合，作為測量信號源，輸出電平約200mV。由于引入變壓器，減輕了振蕩器 IC1A的負載效應，避免造成測量信號幅值和頻率的變動。測量信號由R6檢出，經(jīng)過C3隔直電容后，送往反相放大器IC1B作39 倍放

30、大。放大后的電壓由二極管VD1、VD2整流，經(jīng)過微調(diào)電阻R11驅(qū)動表頭M1。R11用作歐姆調(diào)零。2.使用一塊通用邏輯IC的電容ESR表如圖14所示。電路使用內(nèi)含6個史密特非門的CMOS邏輯集成塊74HC14，其中一個非門（IC1D）構(gòu)成100kHz方波振蕩器。為提高驅(qū)動能力，將其余5個非門并聯(lián)使用，每個非門輸出端都接有RC低通濾波器，以濾除測量信號的高次諧波成分。測量接口設有DC電壓保護，避免因被測電容帶電而造成ESR 表意外損壞。其中C5起隔斷直流的作用，二極管VD5、VD6起雙向的電壓箝位作用，防止過大的DC電壓進入表內(nèi)。測量信號由R8檢出，三極管VT1作 10.5倍放大。二極管VD1至V

31、D4接成橋式整流，將交流信號變換為直流，即AC/DC變換，以便驅(qū)動指針表頭。此電路的供電電壓為5V。74HC14 這類CMOS通用邏輯IC的靜態(tài)電流都很小，為A級。但此表工作時，R7作為前端電路的負載，有持續(xù)的交流電流流過，再加上三極管部分的耗電，估算整機的靜態(tài)電流為1215mA。圖14 國外網(wǎng)友自制的指針式ESR表電路二3.帶短路檢測功能的電容ESR表如圖15所示，由TL084四運放IC構(gòu)成了ESR表電路的主體。IC1A用于驅(qū)動虛地，將單電源9V轉(zhuǎn)換為雙電源4.5V，這樣，可令其余電路得以簡化。IC1B構(gòu)成100kHz方波振蕩器，三極管VT1將測量信號以電流的形式送往電阻R8至R11組成的電

32、橋。此處使用電阻式電橋作為測量電路，可以檢測出被測電容兩端是否存在短路現(xiàn)象。如果有此現(xiàn)象，則R10被短路，電橋失去平衡。由于電橋有直流電流流過，運放IC1C的正輸入端直流電位將高于負輸入端，因此輸出端的直流電位大幅升高，經(jīng)電阻R16驅(qū)動三極管VT2導通，短路指示燈LED1因此被點亮。R16與C4構(gòu)成RC濾波電路，用于濾除正常測量時的交流信號，避免出現(xiàn)錯誤的短路指示。圖15 國外網(wǎng)友自制的指針式ESR表電路三IC1C構(gòu)成理論增益為27倍（47倍）的差動式比較/放大器，其輸出信號送至IC1D與VD3構(gòu)成的理想二極管電路，以獲得較佳的AC/DC變換效果。輸出的DC電壓送到表頭，用作歐姆調(diào)零的微調(diào)電阻

33、R19與表頭構(gòu)成電壓表。此處加入硅二極管VD4，利用其壓降與電流的非線性關系，展寬了表頭刻度的低阻區(qū)，測量低阻的分辨率從而得以提高。也因此，其表頭刻度不同于普通指針萬用表。IC1D的輸入經(jīng)C5隔直，去除了直流成分，防止被測電容殘存的直流電壓干擾測量結(jié)果，并起到保護表頭的作用。3 設計構(gòu)思及最終完成的電路一、方案選擇在設計制作之前，最重要的決定是動手的方向。幾經(jīng)考慮和權衡，筆者決定采用指針式ESR表的方案。原因有三：一是指針式ESR表的測量更便捷。指針表長于定性測量，數(shù)字表長于定量測量，這已是很多電子愛好者的共識。如果不需要確切的測量數(shù)值，使用指針表更為方便。當我們使用ESR表測量一只電容時，這

34、只電容“正確”的ESR值往往是未知的，需要做的工作是，判斷此值是否落在一個合理的區(qū)間內(nèi)。因為有刻度的輔助，指針表的指示更直觀。根據(jù)筆者多年既使用指針式萬用表，又使用數(shù)字式萬用表的經(jīng)驗，對于這樣的模糊判斷，指針表明顯更快、更省事（前提是你需習慣指針表的使用）。只要看一眼指針擺動的大致情況，即可作出判別，不用像使用數(shù)字表那樣，需在腦海中進行數(shù)字的讀入與比較。二是指針式ESR表的量程更寬。一個擋位就可以覆蓋從0的范圍。只要適當安排好高分辨率指示區(qū)域，就可以滿足我們檢測電解電容（以及部分非電解電容）的需要。若做成數(shù)字表形式，一個擋位就只能覆蓋某一個范圍。比如，采用萬用表專用A/D芯片ICL7106。因

35、其顯示數(shù)值最大為1999，若安排最小顯示 0.01，其最大顯示將變?yōu)?9.99，在某些場合下使用會受到限制，這樣就不能用于輔助檢測那些容量不大的非電解電容。三是指針式ESR表的制作難度更低。對于數(shù)字式ESR表來說，適用的顯示屏難以購買得到，可行的方法是利用現(xiàn)成的數(shù)字萬用表來改制。但數(shù)字萬用表體積小，內(nèi)部空間狹窄，元件不易安排，還需對準顯示屏原來安裝的位置，給PCB的制作帶來較大的困難。對于指針式ESR表來說，則沒有這樣的限制。因此，在國外電子愛好者的DIY中，數(shù)字式ESR表多是以套件形式供應的，個人獨立制作大部分采用指針式方案。此外，另一個促使筆者下決心選定指針表制作方案的重要因素是，剛好手頭

36、有一塊閑置多年的MF500指針式萬用表。這一型號的指針表曾經(jīng)在國內(nèi)風靡，成為一代經(jīng)典。筆者這塊MF500表是現(xiàn)代版本，受生產(chǎn)成本限制，這類表難免有大家所稱的“縮水”現(xiàn)象，用料、制作相對來說要差于以前的老表。例如，采用了 PCB開關，不再使用可靠性更高的波段開關；AC/DC校準用的原繞線微調(diào)電阻，改為小型非密封式碳膜微調(diào)電阻；不再采用搭柵工藝等。因為其質(zhì)量不理想，加上筆者不習慣其雙開關的切換方式，所以閑置了下來。但筆者發(fā)現(xiàn)，對于電容ESR表的制作來說，即使這種被人詬病的現(xiàn)代版本，原型指針表大部分的優(yōu)秀特性仍得以保留：一是表盤刻度寬，分辨率高。二是刻度中心阻值較?。?0），有利于顯示小于1的測量值

37、。三是外殼耐磨耐看，歷久彌新。四是設有電池倉，拆換電池方便。五是整機密封性好，隔絕了外界的粉塵和潮氣，增強可靠性。當然，原有的方面也保留了一些，包括笨重和體積偏大。但在家中使用，這些問題并不突出。原來的雙開關切換而造成使用不便的問題，卻是不再存在。后來的制作證實，對筆者這樣的電子愛好者來說，采用現(xiàn)成的指針表來改裝，是一項明智之舉。一方面，可以大大簡化制作。對于通常的制作，機殼、結(jié)構(gòu)件等問題常常令人頭疼，在備料環(huán)節(jié)以及制作時間中所占的比例經(jīng)常逾50%?，F(xiàn)在，機殼問題順利得以解決，無需專門去繪制刻度，也不需為如何購買和怎樣安排表頭、表筆插座以及調(diào)零旋鈕等而煩惱，因為這一切都是現(xiàn)成的。只要完成了電路

38、板的裝制調(diào)試，就已完成了整機工作量的90%。另一方面，整機外觀的完成度很高。對于一件幾經(jīng)辛苦才制作出來的東西，如果沒有良好的外觀，制作者總是難免會有心頭之憾。采用改裝方法后，制作出來的電容ESR表外觀上與原表相差無幾，幾乎沒有改動，很是像模像樣。雖然缺乏個性和創(chuàng)意，但完成度卻得到了充分的保證。二、設計準備在設計之前，筆者認真閱讀了國外電子愛好者詳細介紹設計制作的網(wǎng)頁和文章，基本掌握ESR表設計的有關要求和電路特點。隨著了解的深入，筆者發(fā)現(xiàn)很多國外 DIY作品或多或少存在一些明顯的缺點，并不合乎筆者的心愿。于是，借鑒他們一些好的方面，再按自己的要求來重新設計制作。筆者自訂的要求是：一是在設計階段

39、，提前把指針式ESR表的刻度問題解決。若無此項針對性的舉措，就需在制作階段付出這樣的勞動：一次測量一個用于校準的電阻，標出此阻值的刻度位置，經(jīng)多次反復后，才能一點一點地完成所有刻度的標識，然后采用手工描畫或電腦制圖打印的方法來制作刻度紙，再拆解表頭進行粘貼。二是以保證性能為前提，力求電路的設計簡單可行。三是所用元器件要具有常見、通用、低價的特點，電路可以變通運用于其他型號指針萬用表的改裝。這樣，既方便其他愛好者參照仿制、分享成果，又可以在電容ESR表出現(xiàn)故障后，免除找尋特殊元器件之苦。四是有關性能參數(shù)盡量不作妥協(xié)。既要充分滿足使用要求，又力求優(yōu)于一般的國外同類DIY作品。三、參數(shù)目標有關性能參

40、數(shù)方面，筆者的考慮如下：1.工作頻率為100kHz正弦波一是減少電容容抗所帶來的影響。電容ESR表實為簡易式的設計，它實際測量的對象是電容的交流阻抗，也就是說，除ESR外，還包含電容容抗以及電感的成分。100kHz的頻率較高，對于小容量電解電容（以及一些容量相對較大的非電解電容）的檢測更有利。二是向中高檔LCR電橋靠攏。低檔LCR電橋的最高測試頻率多為1kHz，好一些的為10kHz，只有中高檔的LCR電橋才具備100kHz的測量頻率，但售價已翻倍。三是100kHz已成為電容有關性能測試的一個工業(yè)標準。以這個頻點進行測量，方便進行電容數(shù)據(jù)的對比參照。國外愛好者制作的電容ESR表大部分采用方波進行

41、測試，就沒有了這個好處。這是因為方波的諧波成分十分豐富，即使其頻率同為100kHz，實際的測試頻點是按諧波結(jié)構(gòu)散開的。2.測試電平定為120mVpp左右為了保證能用于在路測量，必須讓測試信號電平低于電路中的半導體器件導通閥值。三極管和二極管的PN結(jié)導通電壓一般為0.60.7V，但開始導通的電壓卻是0.3V左右，如果電路中有鍺管存在，則這個開始導通的電壓會低至約0.1V。120mVpp的測試電平，在正向或負向上所加的電壓最大僅為 60mV，可以確?！霸诼窚y量”目標的實現(xiàn)。如果定為更低的電平，則外界噪聲干擾給測量結(jié)果帶來的影響增大，交流放大電路的增益值也需提高，設計的困難也隨之加大。3.耗電要低，

42、并設自動關機功能使用9V層疊電池供電的靜態(tài)電流要小于10mA，并盡可能地減少。10mA這個數(shù)值，是市售手持電感電容表的其中一個典型靜態(tài)電流值，所以筆者把它作為一個參照。9V層疊電池自放電小，對于很多手持儀表來說，如果平時使用率不高、電池質(zhì)量又過關的話，多年后仍可繼續(xù)使用。因此，盡量控制好ESR表電路的靜態(tài)功耗，是有實用意義的。另外，新一代手持儀表已普遍設有自動關機功能。一些老式手持數(shù)字儀表，因缺少這個功能，使用者如果事后忘記關機，若干天后發(fā)現(xiàn)時，電池已用盡，假如家中又沒有備用電池，還需外出一趟購買。這樣的事情，相信不少人都曾遇到。不知何故（或許是追求簡單吧），我看到國外愛好者自制的 ESR表都

43、缺此功能。但既然是重新設計電路，就不應把這一缺陷帶進來，所以自動關機功能必不可少。為此，筆者在設計階段摒棄了在電路中設置檢測電容兩端短路的功能，原因是它會造成整機靜態(tài)功耗過大。4.具備400V的DC輸入電壓保護功能，以防止帶電的電容造成ESR表的損壞有些電路場合下電容的工作電壓很高，比如，開關電源的220V市電側(cè)以及膽機電路，如果使用者一時忘記在測量前先讓電容放電，可能就會出現(xiàn)問題。ESR表設置這一功能，可防止這種意外的發(fā)生。5.盡可能有較好的精度對于指針式萬用表來說，給出的歐姆擋百分比精度是以指針偏轉(zhuǎn)的弧長來計算的。有些愛好者認為一塊歐姆擋精度為2.5%的指針萬用表，測量100的正、負誤差不

44、應超過2.5，否則就認為不達標，這實在是一個誤解。筆者初訂ESR表的精度目標是不劣于10%，為此，在調(diào)試制作過程中筆者注意盡量控制線性，但因缺少檢驗的儀表和器件，只能得到一個大概的估計值，此是后話。四、整體設計及最終完成的電路在設計之初，筆者從元件獲得、PCB排布、使用器件數(shù)量等方面綜合考慮，決定優(yōu)先選用雙運放IC。最終電路的主體部分由兩塊雙運放集成電路TL062和NE5532負責，完成了除自動關機之外的所有任務。筆者設計的指針式電容ESR表原理框圖如圖16所示，制作成功后的整機電路圖如圖17所示。1.100kHz正弦波振蕩器在圖17中，運放IC1A與周圍元件構(gòu)成文氏（Wien，也有人譯作“維

45、恩”）電橋式正弦波振蕩器。這種文氏電橋振蕩電路，具備產(chǎn)生低失真正弦波的潛能，如果在幅度反饋控制上進行細致設計，可獲得0.000X%量級的超低失真性能。在這里，由于對正弦波的純凈度要求并不高，因此，使用了最簡單的電路形式，失真也就較大，為X%的量級。即使這樣，也明顯優(yōu)于方波振蕩器。R1、C1和R2、C2構(gòu)成所稱的文氏電橋。R1、C1是相位滯后網(wǎng)絡，R2、C2是一個相位超前網(wǎng)絡。兩個網(wǎng)絡疊加，還產(chǎn)生帶通濾波選頻的作用。對于 IC1A的同相輸入端，特定頻點的信號從IC1A的輸出端返回至此時，剛好與原信號同相，即是產(chǎn)生正反饋。產(chǎn)生的振蕩要持續(xù)起來，需符合兩個條件。除了要有正反饋外，還要求環(huán)路增益等于1

46、。由于文氏電橋有3:1的衰減，所以要求電路有3倍放大的增益。為此，將運放負反饋網(wǎng)絡的R4、R3和VR1取成略高于 3倍放大量的值，并通過VR1調(diào)節(jié)來確保電路起振。VD1、VD2與負反饋電阻R4并聯(lián)，起到穩(wěn)定振幅的作用。由于信號在運放內(nèi)部產(chǎn)生相移，按照此公式計得的結(jié)果總是與實際有出入。圖17中的文氏電橋阻容取值是經(jīng)實際調(diào)試得到的。圖16 指針式電容ESR表設計框圖2.衰減器與測試驅(qū)動器為獲得適合于在路測量的電平，在電路中設置了由R5、R6組成的11:1電壓衰減器，將1.3Vpp的振蕩器輸出電壓降為120mVpp，然后直接送往 IC2A。IC2A相當于設計框圖中的測試驅(qū)動器，電路形式為同相緩沖器。

47、其增益等于1，因而獲得最深的反饋，令輸出阻抗最小化。R7是用于防止運放出現(xiàn)異常的自激現(xiàn)象，已被納入運放的負反饋環(huán)路內(nèi)。3.測試接口及保護電路保護電路基本與圖14所示的國外電路一致。圖17中，用于提供直流保護（隔直）的電容C3需要承受高壓，所以取耐壓較高的400V規(guī)格。這只電容串在測量回路中，對其容抗有要求，容量越大就越有利。但受體積限制，因此選用ESR甚低、容量相對較大的1F聚丙烯電容（WIMA的MKP10）。R8為C3的放電電阻。若沒有R8，當ESR表測量帶有高壓電的電容后，C3上的電荷可能會造成對使用者的電擊。VD3、VD4的作用在前面已提及，是起限制直流電壓的作用，防止誤測未放電電容時造

48、成ESR表的意外損壞。測試驅(qū)動器作為測量信號源，與被測電容、C3、檢測電阻R9形成一個測量回路。通過前面的原理介紹，我們知道，測量回路的內(nèi)阻應等于表頭刻度中心值（MF500為10）。這里因驅(qū)動器的輸出阻抗較低，C3在100kHz時的交流阻抗也較小，故暫時將R9取值為10。筆者本來打算在制作完成后，再根據(jù)驗核情況，通過加并一只電阻將R9的值調(diào)小一些。后來檢查發(fā)現(xiàn)，10的R9已基本滿足要求。4.表頭驅(qū)動電路圖16所示的設計框圖中的電壓放大、AC/DC變換和V/I變換，是由圖17所示的IC2B及其周邊元件完成。圖17所示的虛線框內(nèi)的表頭電路本身可做V /I變換工作，IC2B則擔負電壓放大的責任。此外

49、，通過IC2B的負反饋，為二極管VD5和VD6的整流（即AC/DC變換）提供改善線性的作用。 RP2用于歐姆調(diào)零的粗調(diào)，其阻值的大小決定了電壓放大的增益。虛線框?qū)崬镸F500萬用表歐姆擋的表頭電路，由原表搬移過來，其中RPm為歐姆調(diào)零電位器，設在面板上。為提高安全性，表頭電路采用不同于圖15理想二極管電路中的接法。表頭電路兩端接在VD5、VD6之間，懸浮于地線，與地線的直流通路由 C4阻斷。若采用圖15所示的接法，則表頭驅(qū)動電路中有某個元件損壞，或者制作過程中出現(xiàn)一個錯誤，IC2B輸出端往往會出現(xiàn)嚴重的直流偏移電壓，令昂貴的表頭受損甚至燒壞。由于工作頻率高達100kHz，這里對半導體器件特性的

50、要求較高，需使用頻響特性好的運放，壓降小的鍺二極管。否則，線性度將大大受損，直接使用萬用表歐姆刻度時會帶來很大誤差。圖17 指針式電容ESR表整機電路圖5.單電源轉(zhuǎn)雙電源電路該電路以IC1B為核心，常被稱為虛地驅(qū)動電路。R17和R18從單電源中取得中點電壓，送往IC1B的同相輸入端。IC1B接成緩沖器形式，利用其很深的負反饋，使得輸出端緊緊跟隨同相輸入端的電位。這樣，就實現(xiàn)了由+9V單電源到4.5V雙電源的變換。所用的TL062為JFET輸入型，輸入阻抗很高，故允許R17和R18取較高的值，這樣可減輕一些電源消耗。讀者看完后面介紹的測試驅(qū)動器試驗情況，可能會有疑問：接成緩沖器的TL062在10

51、0kHz時表現(xiàn)不佳，能否保證工作頻率高達100kHz的整個ESR 表的電源需求？這種擔心不無道理。假如缺少C7、C8這兩只電源輸出濾波電容，確實是成立的。但有了這兩只電容之后，情況就變得大不相同。這時，只要 TL062能保證低頻時有足夠的輸出電流供應即可。因為高頻段的電源要求，是由C7、C8承擔的。這其實與很多電子設備的常見情形一樣，包括線性穩(wěn)壓電源和開關電源在內(nèi)的絕大部分穩(wěn)壓電源，僅能保證音頻頻率以下的范圍具有足夠低的輸出阻抗，超出此范圍還是要依靠電源輸出端的濾波電容。此電路的工作原理實質(zhì)上等同于線性穩(wěn)壓電源，其中，IC1B肩負了后者的誤差放大器和調(diào)整管的任務。6.自動關機電路VT1是關機控

52、制的關鍵器件，這里使用MOSFET，利用其閥值電壓高（約為3V）、輸入阻抗高的特點，以實現(xiàn)長時間的延時。R16是VT1的抑振電阻，防止G極引線過長時VT1自身產(chǎn)生振蕩。C5為定時電容，R14為定時電阻，從開啟電源到自動關機的定時時間大致為30分鐘。三極管VT2用于改善關機末段的特性，R15為其提供限流作用。LED用于電源指示，串在電源線上，這與一般的安排不同，好處是能減小電源消耗，因為LED需通以17mA的電流才能正常發(fā)光。此電路的延時（定時）關機工作過程如下：當合上電源開關S（即置于ON位置）后，+9V電池經(jīng)過R14對C5進行充電。由于電容兩端的電壓不能突變，VT1的G極處于高電位，因此VT

53、1導通，+9V電池經(jīng)過LED對整機進行供電。VT1的通態(tài)電阻很小，遠小于1，VT1導通后D、S極間的壓降可以忽略。C5充電后，C5兩端電壓隨著時間的推移而逐漸上升，VT1的G極電壓隨之降低。當?shù)陀赩T1的閥值電壓后，VT1開始進入截止，D、S極間的壓降上升。一旦這個壓降高于VT2的開啟電壓，VT2開始導通，因VT2與定時電阻并聯(lián)，所以加快了C5的充電進程，促使G極電壓進一步下降，這樣就形成了一個正反饋過程，使得VT1迅速關斷，從而完成了關機動作。整機不開機時，電源開關S置于OFF位置。由電阻R13給C5迅速放電，以準備下一次的應用。R13為10的小電阻，之所以沒有用導線代替，是為了防止放電電流

54、過大而引發(fā)S觸點間產(chǎn)生電弧，導致S使用壽命縮短。4 實際調(diào)試過程完成初步的電路設計后，就進入電路調(diào)試階段，實行邊調(diào)試、邊修改，直至最終完善。這個指針式ESR表的調(diào)試工作主要集中在4個部分，下面一一分述。一、100kHz正弦波振蕩器圖17中的100kHz正弦波振蕩器，經(jīng)試驗，4.5V電源下實測振蕩頻率為97kHz，振幅（輸出電平）約為1.3Vpp。若電源電壓降至3.5V，監(jiān)測的示波器上未見到振幅和頻率的明顯變化。當電源電壓降至2.5V以下時，才出現(xiàn)停振或頻率明顯提升的現(xiàn)象。筆者做此試驗，是在完成自動關機電路前進行的，因此與實際情況不相符，RP1的調(diào)節(jié)也是按4.5V電源。加入自動關機電路后，由于L

55、ED在電源線上產(chǎn)生2V壓降，IC1實際得到的電源電壓為3.5V。有興趣的讀者可就此作試驗，確認電池電壓在正常下降范圍內(nèi)，振蕩電路是否出現(xiàn)異常。如果將IC1A換為其他型號IC，則振蕩頻率、振幅會產(chǎn)生變化，有時還需改變VR1位置才能保證起振。將VD1、VD2改為鍺二極管后，筆者曾作過更換運放的試驗。試驗結(jié)果見表1。在此選用TL062雙運放，是因為這塊IC為低靜態(tài)功耗IC，比表1中其他型號都低很多。4.5V電源下實測靜態(tài)電流為250A（原廠即ST公司的TL062實測值，TI公司的則為300A）。圖18 測試驅(qū)動器的試驗二、衰減器與測試驅(qū)動器這部分的電路相當簡單，其中衰減器一裝就成。但是測試驅(qū)動器的設

56、計調(diào)試并非那么容易，筆者先后面臨三個需要解決的問題。一是運放IC的電流輸出能力問題。運放IC內(nèi)部均設有輸出限流保護電路，通用型運放僅保證毫安級的最大輸出電流。此表測量時驅(qū)動器最大輸出電流達到12mApp左右，所用運放能不能符合要求，還是未知數(shù)。正因為如此，筆者動手搭焊電路后，第一項試驗就圍繞它來開展。把常用的運放IC裝到電路中（如圖18的同相驅(qū)動器），接10負載，輸入由低頻信號發(fā)生器產(chǎn)生的合適正弦信號，用示波器進行監(jiān)測。經(jīng)試驗，TL062、TL072、TL082在輸出高于10mApp時有明顯失真，達到20mApp就進入限幅，即不能再增長。 CA3240只測了12mApp時的輸出情況，波形負半周

57、削波十分嚴重。LM358直至輸出20mApp才見到明顯失真，此時已進入限幅。LF412、 LF353的表現(xiàn)與LM358相近。這說明，前4種IC均不能采用，后3種可以過關（后來又增加NE5532、AD827）。筆者留意到，限流保護電路表現(xiàn)良好的后3種IC均為NS公司的設計，想起該公司新一代音頻功放IC中的Spike保護電路如此著名，方意識到這方面原來是有傳統(tǒng)的。二是輸出阻抗問題。如果不夠低，就會令ESR表測量信號源的內(nèi)阻變得過大，達不到原設計要求，從而影響測量精度。試驗時，電路、儀器的連接與檢查最大輸出電流時相同。采用1.3Vpp的100kHz正弦波作測試信號，通過接入與不接入10負載，觀察輸出波形的幅度變化，以此判斷輸出阻抗符合要求與否。實際上，這項測試還檢驗了運放的大電流輸出能力。試驗證明，GBW（增益帶寬乘積）越大的運放IC，在這里的表現(xiàn)確實越好，與理論相吻合。LM358、 MC1458、TL062根本不行，LF412、LF353、TL072、TL082、CA3240表現(xiàn)尚可，NE5532、AD827表現(xiàn)較佳。三是表筆的長引線導致運放自激問題。這種自激不是國外稱之為“奈奎斯特振蕩”的大環(huán)路自激，而是產(chǎn)生自輸出級，實質(zhì)還是長引線的電容效應引起。運放內(nèi)部的輸出級為多級射