电容ESR表（二） 电容ESR表的设计、制作、调试

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
 

图27 运放的输出电流扩展

2.关于元器件的使用

图17所示的电路均使用普通的元件。个别处有额外要求，在前面已作说明。这里再做一些补充。
一是体积大的直流保护电容C3。如果表内空间不够，可适当降低C3的规格，比如采用耐压更低、容量更小的0.33μF/100V MKS电容，但DC电压保护范围将随之降为100V，测量精度也会受到影响。

二是表头驱动电路的锗二极管。笔者实际使用的是从旧收音机电路板上拆取的玻璃封装锗二极管。读者可以使用点接触型的锗二极管，比如国产的2AP9。如果对二极管的材质有怀疑，可用数字万用表的二极管挡或指针万用表的LV刻度进行检查，压降约0.1V的即为锗管。

三是100kHz正弦波振荡电路的RP1。可在调试好振荡器电路后，用固定电阻代替，以提高可靠性。笔者就是这么做的。

四是自动关机电路的晶体管。三极管型号为2SC2240，MOSFET型号为VN46，其实都是笔者随手抓来的。可以使用普通的N极型三极管和 MOSFET（如IRF510）代替，这里并没有特殊要求。另外，读者还可改用图24的“标准”自动关机电路，这样可放宽对定时电容C5的漏电特性要求。

五是运放。如果不考虑功耗，IC1可选的型号可以更广，几乎所有通用型运放都可用。但是，由TL062改为其他型号后，振荡频率可能有变，这时需对R1、 R2阻值作相应的改变。如果改为BJT输入型的运放，R17和R18宜改为100kΩ以下。至于IC2，没有多少其他选择的余地，除非在整机精度或功耗上作妥协，又或者再在前面增加一级电压放大。幸好，作为IC2的NE5532十分容易购得，售价也很低。

3.关于PCB布线

在PCB的布线上，要注意将100kHz振荡电路远离驱动器输出端和表头驱动电路，双电源的滤波电容C7、C8要靠近IC2安装。为避免地线上流过电流带来的不良影响，检测电阻R9的接地脚尽可能靠近RP2的接地脚，两者相接后，再用引线接至地线。

4.关于整机调试

按图17所示的电路图装制完毕，开机后，应先检查电源电路是否有双电源输出，即测量+Vcc和-Vcc的对地电压。之后，才对其他电路进行检查调试。

第一项调试是调节RP1。如果有示波器，将探头接IC1A的输出端。调节RP1，应能令振荡器起振。然后，继续调节至输出良好的波形为止。如果没有示波器，则用数字万用表的AC电压挡来代替。虽然普通数字万用表的测量频响有限，大多为1kHz左右，但可以读取100kHz的电压，只是误差甚大而已，足可供我们这里使用。这时，边调节RP1，边通过数字万用表的读数判断电路起振与否，最后将RP1调节在起振位置的中点即可。

调好振荡器电路后，将ESR表的表笔短路，表头的指针应能摆动。否则，需检查和排除测试驱动器和表头驱动电路等的故障。将欧姆调零电位器RPm调到中间位置，然后调节欧姆调零粗调电阻RP2，让指针指向0Ω刻度附近，这样就完成了表内的调试。如果不能指向0Ω刻度附近，则应检查表头驱动电路负反馈部分及表头电路。

装嵌好整机后，再按正常的使用方法，用固定电阻代替被测电容进行一次误差复查，确认测量误差应在10%以内，即可交付使用。