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简易电感电容测量

时间:01-12 来源:互联网 点击:
前段时间有经常用到电感元件,于是制作了一个测量电感电容的电路。电路原理采用LC串联谐振产生一振荡信号,经过比较器整形为一矩形信号。测出矩形波的频率,再根据原有的LC值,则可求出添加上的L值。电路精度通过一高精度的校准电容控制。网上也有交详细的制作资料,但多是用单片机测量其中的频率,如果你手头上有一台示波器,则电路可以更精简。

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电路图

谐振交流信号整波的Multisim仿真结果

分析:

看见比较器正端的两个 100K 电阻么?那是一个 5V 的分压 ~ 根据虚短则负端亦等于 2.5V ,从上电之初开始分析,初始时刻应为高电平,为此时负端的电容尚未充满电,经过47K 电阻与 10uF 电容的 RC 网络进行保持。(该 RC 网络中 C 的另一个目的为隔直通交,正端为交流号,故反相端的交流成分经过电容 C 流入地,直流成分被保持)RC 网络的时间常数有几百毫秒,而实际前端的 LC 谐振,可知 LC 测量网络的频率一般大于几百 K ,故此 RC 充放电时间对于谐振频率的测量可忽略不计。

比较器输出端至正端有一 100K 电阻,前一对 100K 为提供分压,而此时跨接的 100K 电阻存在输出端 5V ( 1K 为上拉电阻, LM311 为开漏输出结构,故需要上拉,原理理解上可忽略不计)至正端 2.5V 存在 2.5V压差,此时可提供 2.5V/100k=25uA 电流为 LC 谐振网络的谐振提供能量。

红色是最后输出的矩形波。

实验结果

f1(khz)f2(khz)C(pf)L(uh)
4733551289.86587.85545267
459.63491361.95388.1987738
f1(khz)f2(khz)Lx(uh)L(uh)误差
459.64551.79246.873.64%
45640125.853744744.99%
452345.862.4938310037.51%
f1(khz)f2(khz)Cx(pf)C(pf)误差
460456.620.359363032.14%
460348.31013.6681000-1.37%
46036.7212611.82200003.36%

由于校准电容没有使用高精度的,以及测量的是小电感,导致在测量电感时还是存在较大的误差。


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