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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Misuratore di capacità ed EPS di condensatori di ossido - collegamento al multimetro. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Tecnologia di misurazione L'autore continua l'argomento della misurazione dei parametri dei condensatori di ossido utilizzando un allegato ai popolari multimetri della serie 83x. Come negli sviluppi precedenti, il set-top box è alimentato dallo stabilizzatore ADC interno del multimetro. La misurazione dell'ESR (ESR) e della capacità dei condensatori di ossido può essere eseguita senza dissaldarli dalla scheda. Gli articoli [1,2] descrivono un allegato che misura l'ESR dei condensatori di ossido. Sarebbe molto più conveniente se misurasse anche la loro capacità. Un diagramma di tale prefisso è mostrato in Fig. 1.
Principali caratteristiche tecniche
Il prefisso è composto da due metri: EPS e capacità. Il tipo di misura è selezionato dall'interruttore SA2. Nella posizione "ESR" viene misurata l'ESR del condensatore collegato alle prese "Cx" (XS1, XS2) e nella posizione "C" la capacità. Il progetto del circuito del misuratore EPS, come già accennato in precedenza, è tratto da [1, 2], c'è anche una descrizione del funzionamento e della regolazione. È stato aggiunto l'interruttore SA2 (sezione SA2.2) per scollegare la presa XS2 dal filo comune durante la misurazione della capacità e il collegamento dei terminali di drain e source del transistor VT3 è stato modificato per eliminare l'effetto di shunt del suo diodo interno sul precisione della sua misurazione. Riducendo la capacità del condensatore C6 a 0,22 micron si è ridotto il tempo di assestamento a 4 s. L'influenza della tensione ai capi del condensatore C9 sulla precisione della misurazione EPS viene esclusa riducendo la resistenza del resistore R3. Il misuratore di capacità è stato assemblato secondo un noto schema pubblicato nel 1983 dalla rivista britannica "Wireless World", e in traduzione russa - nel 1984 dalla rivista "Radio" [3]. La bassa tensione di uscita (3 V) e la bassa capacità di carico dello stabilizzatore ADC del multimetro richiedevano l'uso di amplificatori operazionali a bassa tensione DA1-DA3 Rail-to-Rail e un consumo di corrente non superiore a 45 μA nella capacità metro [4]. La tensione di alimentazione -3 V, necessaria per il funzionamento del misuratore, è stata ottenuta da un convertitore di tensione ad alta efficienza sul microcircuito DA4, inserito secondo un circuito tipico. Il generatore di funzioni, assemblato sull'amplificatore operazionale DA1.1, DA1.2, DA2.1, genera segnali di impulsi rettangolari bipolari all'uscita del comparatore sull'amplificatore operazionale DA1.1 e triangolari all'uscita dell'integratore sull'op amp DA2.1, mostrati rispettivamente in Fig. 2, a e b. Il nodo su DA1.2 è un inverter che fornisce un feedback positivo. Il limite di misura della capacità, a seconda della frequenza del generatore (50, 5 o 0,5 Hz), è selezionato dall'interruttore SA1. L'ampiezza dei segnali triangolari all'uscita dell'integratore è data dal rapporto delle resistenze dei resistori R1 e R4 del comparatore. È uguale a 2 V.
Questi segnali, la cui ampiezza è ridotta da un partitore di tensione resistivo R10R11 a 50 mV, vengono inviati a un amplificatore buffer con un coefficiente di trasferimento di tensione unitario, montato su un amplificatore operazionale DA2.2. Il segnale dalla sua uscita viene inviato al condensatore misurato Cх, di cui un'uscita è collegata alla presa XS1. Con una tale ampiezza di questo segnale, nella maggior parte dei casi è possibile effettuare misurazioni senza saldare il condensatore dalla scheda. La presa XS2, a cui è collegata l'altra uscita del condensatore misurato, è collegata tramite un resistore R17 all'ingresso invertente dell'amplificatore operazionale DA3.2. Quando un condensatore è collegato, questo amplificatore operazionale e il resistore R18 formano un differenziatore, all'uscita del quale compaiono impulsi trapezoidali bipolari (Fig. 2, c). La massima corrente di ingresso del differenziatore, pari alla corrente di uscita dell'amplificatore buffer, è limitata dallo stesso resistore R18 (R17 Un rivelatore sincrono è montato su un transistor ad effetto di campo VT4 con gate isolato. L'uso qui di un transistor ad effetto di campo con una giunzione pn, come in [3], è impossibile a causa della bassa tensione di alimentazione. Il comparatore sull'amplificatore operazionale DA3.1 e il transistor ad effetto di campo VT1 controllano lo stato del rivelatore sincrono. Considera il suo funzionamento dal momento in cui il condensatore C è collegatoх. Con la comparsa di un impulso rettangolare di polarità negativa all'uscita del comparatore sull'amplificatore operazionale DA1.1 (Fig. 2, a), il transistor VT1 si apre e la tensione di alimentazione +3 V viene fornita al non invertente ingresso del comparatore montato sull'amplificatore operazionale DA3.1. Alla sua uscita appare e viene mantenuta una tensione di circa +3 V (Fig. 2, d), quindi il transistor VT4 è chiuso. Questo stato del comparatore e del transistor VT4 viene mantenuto anche con polarità positiva dell'impulso di forma triangolare proveniente dall'uscita del generatore di funzioni all'ingresso non invertente DA3.1 attraverso il resistore R12. Quando la polarità dell'impulso triangolare cambia, quando la tensione inizia a cambiare linearmente da 0 a -2 V (Fig. 2, b), il transistor VT1 è già chiuso (la tensione alla sua porta è + 3 V) e l'uscita del comparatore dall'impulso negativo in ingresso viene impostato e mantenuto per il tempo tH3M, la tensione è di circa -3 V (Fig. 2d). Il transistor VT4 del rilevatore sincrono si apre. A questo punto, l'impulso trapezoidale di polarità positiva all'uscita del differenziatore ha già la parte superiore più piatta e il valore della sua ampiezza, come è noto, è proporzionale alla capacità misurata Cх. Con l'avvento del successivo impulso rettangolare di polarità negativa all'uscita dell'amplificatore operazionale DA1.1, il processo si ripete. Le parti rilevate degli impulsi trapezoidali dall'uscita del rivelatore (Fig. 2c, e) attraverso il resistore R19 vengono inviate al condensatore C9, che viene rapidamente caricato al loro valore di ampiezza (Fig. 2f). Il resistore limita la corrente di carica. Dal condensatore C9 tensione costante proporzionale alla capacità Cх, attraverso il partitore formato dalla resistenza del resistore R16 e dalla resistenza di ingresso del multimetro (1 MΩ), entra nell'ingresso "VΩmA" per la misura. Il prefisso è assemblato su una tavola in fibra di vetro laminata su entrambi i lati. Il disegno del PCB è mostrato in fig. 3 e la posizione degli elementi su di esso - in Fig. 4. Le fotografie della console assemblata sono mostrate in fig. 5. Singolo pin XP1 "NPNc" - adatto dal connettore. Pin XP2 "VΩmA" e XP3 "COM" - da sonde di test guaste per il multimetro. Prese di ingresso XS1, XS2 - morsettiera a vite 350-02-021-12 di DINKLE serie 350. Interruttori SA1, SA2 - serie scorrevoli MSS, MS, IS, ad esempio MSS-23D19 (MS-23D18) e MSS-22D18 (MS-22D16), rispettivamente. Condensatori C2, C3 - uscita film importata per una tensione di 63 V. Tutti gli altri condensatori sono per montaggio superficiale. Condensatori C1, C4-C7 - dimensione ceramica 1206, C8 - 0808, C9-C11 - tantalio B. Tutti i resistori - dimensione 1206. I transistor BSS84 sono intercambiabili con IRLML6302 e IRLML2402 con FDV303N. Per altre sostituzioni, è necessario tenere conto del fatto che la tensione di soglia, la resistenza del canale aperto e la capacità di ingresso (Ciss) i transistor devono essere gli stessi di quelli da sostituire. Il transistor IRLML6346 è descritto nell'articolo [1]. L'amplificatore operazionale AD8442AR verrà sostituito, ad esempio, con LMV358IDR. Nel caso di tale sostituzione, la capacità dei condensatori C2-C4 deve essere aumentata più volte (ad esempio, rispettivamente 1, 0,1 e 0,01 μF) e la resistenza del resistore R5 deve essere ridotta della stessa quantità. È anche possibile utilizzare l'OU domestico KF1446UD4A, ma la corrente consumata dal prefisso aumenterà di 1 mA.
Le conclusioni dei diodi protettivi VD3, VD4, il chip DA4 e l'interruttore SA2 nei punti in cui sono presenti pad su entrambi i lati del circuito stampato sono saldate su entrambi i lati. I pin XP1 - XP3 sono saldati allo stesso modo, e XP2, XP3 sono fissati mediante saldatura in primo luogo, quindi viene praticato un foro "sul posto" e il pin XP1 viene saldato. Un pezzo di filo stagnato viene inserito nel foro vicino al resistore inferiore R11 sulla scheda di uscita e saldato su entrambi i lati. Prima del montaggio, il pin 7 del chip DA4 deve essere piegato o accorciato. Quando si lavora con un prefisso, l'interruttore del tipo di lavoro del multimetro è impostato sulla posizione di misurazione della tensione continua al limite di 200 mV. Prima della calibrazione, il set-top box viene prima collegato a un alimentatore indipendente da 3 V e viene misurato il consumo di corrente, che non deve superare i 3 mA, quindi collegato a un multimetro. Successivamente, posizionare l'interruttore SA2 in posizione "C" (inferiore secondo lo schema di Fig. 1) e collegare alle prese XS1, XS2 un condensatore ad ossido di capacità misurata nota. L'interruttore SA1 è impostato sul limite appropriato e il resistore R5 raggiunge le letture desiderate sull'indicatore. Se l'interruttore è nella posizione centrale, le letture dovrebbero essere moltiplicate per 10, in quella superiore secondo lo schema - per 100. Per ridurre l'errore di misurazione, la capacità dei condensatori C2-C4 deve essere selezionata a ciascun limite. La scheda prevede piazzole di contatto per l'installazione di ulteriori condensatori ceramici della taglia 0805. Si noti che per facilitare la regolazione, la resistenza R5 sulla scheda è composta da due collegati in serie (in Fig. 4 sono indicati R5' e R5'' ). La calibrazione del misuratore EPS è descritta nell'articolo [1]. Se i resistori R14, R15 non riescono a impostare letture zero con prese chiuse "Cx" [5], e ciò è possibile quando si installa un transistor VT3 con una capacità di trasmissione bassa e la resistenza finale dei contatti chiusi della sezione interruttore SA2.2, si dovrebbe collegare ai terminali gate-drain del transistor in parallelo un condensatore ceramico con una capacità di diverse decine di picofarad e ripetere la regolazione. Il circuito stampato per il condensatore di dimensione 0805 ha piazzole di contatto. Sulla fig. 6 mostra un prefisso con un multimetro quando si misura un condensatore con una capacità nominale di 3300 microfarad.
Con l'uso frequente dell'accessorio, i contatti dell'interruttore SA2 possono essere soggetti ad usura. L'instabilità della resistenza dei contatti chiusi della sezione SA2.2 porterà ad un aumento dell'errore di misura dell'ESR. In questo caso, è consigliabile utilizzare un transistor ad effetto di campo di commutazione, simile a IRLML2.2 (VT6346), con una resistenza a canale aperto non superiore a 2 Ohm, al posto dei contatti meccanici SA0,05. Il terminale di source del transistor è collegato a un filo comune, il drain è collegato al terminale di source del transistor VT2, il gate è collegato al terminale 14 DD1. Il file PCB in formato Sprint LayOut 5.0 può essere scaricato da ftp://ftp.radio.ru/pub/2015/01/ESR-C-meter.zip. Letteratura
Autore: S. Glibin
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