Estoy modelando el buen comportamiento de los circuitos oscilatorios en interacción. He buscado un par de métodos para medir la inductancia. Creo que estoy siguiendo el procedimiento fielmente, pero los valores que obtengo no son tan precisos como espero. Esta es, en principio, una pregunta elemental, pero idealmente me gustaría una precisión del 1% o menos y no Creo que lo estoy logrando con los métodos que puedo encontrar. Tengo un osciloscopio Tektronix 1001B y un generador de señal bastante estándar.
Primero: ¿Es poco realista una precisión del 1% con este equipo?
Si no, he seguido el procedimiento para medir la inductancia con una onda sinusoidal aquí: https://meettechniek.info/passive/inductance.html (también probé el método en el que sintoniza la frecuencia hasta que el voltaje del inductor sea la mitad del voltaje total).
Mido dos inductores en serie; como prueba de cordura, también hice ambos inductores por separado. L1 es el tipo de inductor que parece una resistencia (vea la cosa verde en la foto abajo); Lcoil es un inductor en espiral (ver abajo). T Los valores nominales son L1 = 220 uH y Lcoil = 100 uH, por lo que espero un total de aproximadamente Ltot = 320 uH. Todas las medidas son con f = 95kHz porque esa es la frecuencia de operación.
- R_s = 100 Ohm da Ltot = 290, L1 = 174 y Lcoil = 122 (L1 + Lcoil = 296)
- R_s = 56 Ohm da Ltot = 259, L1 = 174 y Lcoil = 98 (L1 + Lcoil = 272)
¿Son estos los mejores números que puedo esperar? ? El valor de la bobina cambia en más del 20% y el valor total varía en ~ 10%. No tengo experiencia en electrónica, así que si hay algunos principios intuitivos básicos que estoy pasando por alto, ¡házmelo saber!
Editar: agrego una captura de pantalla de uno de los cálculos, que proporciona los valores de la inductancia y la resistencia del inductor. 
Comentarios
- Compre un medidor LCR costoso, o simplemente compre algunos inductores muy precisos como referencia, luego haga comparaciones A versus B. Con un generador de señales y un o-scope, necesita referencias precisas conocidas para juzgar mejor los valores desconocidos. No podemos recomendar fabricantes o fuentes, ya que eso viola las reglas del sitio.
- ¿También estaba calculando la ESR de los inductores? ¿Cómo se veían esos números?
- @ElliotAlderson Agregué una imagen del cálculo de la inductancia total para R_s = 56. El ESR es sensato para este cálculo, pero el valor varía mucho en algunos cálculos, lo que también es una fuente de malestar.
Respuesta
El método que utiliza es muy sensible a los errores, la ESR puede ser un problema, pero tampoco es fácil determinar las relaciones de voltaje exactas.
Usaría resonancia LC-paralela:
\ $ F_c = \ frac 1 {2 \ pi \ sqrt {LC}} \ $
Obtenga un condensador de precisión del 1% (o mejor). Si no tiene un condensador de este tipo, olvídese de todo, no obtendrá la precisión del 1%.
Utilice un circuito como este:
simula este circuito – Esquema creado con CircuitLab
Si tiene un valor aproximado para Lx, utilice la fórmula anterior para determinar la frecuencia de resonancia en combinación con la a condensador exacto C_1%.
Debe apuntar a una frecuencia que el generador de señal pueda generar fácilmente, por ejemplo, 1 MHz. Establezca el voltaje de salida del generador en un par de voltios, el valor exacto no importa porque queremos determinar la frecuencia de resonancia .
Varíe la frecuencia del generador y en el osciloscopio vigile la amplitud de la señal. La frecuencia donde la amplitud es la más grande , es decir, la frecuencia de resonancia. Luego, use esa frecuencia y el valor de C_1% para determinar el valor de Lx. usando la fórmula anterior.
Si el generador de señales no es muy preciso (si es un generador de señales analógicas) entonces mida la frecuencia usando su osciloscopio. Necesita un valor de precisión superior al 0.01% para la frecuencia; de lo contrario, no podrá obtener la precisión general del 1%. Su osciloscopio es digital, por lo que puede medir frecuencias con mayor precisión.
Comentarios
- la frecuencia sigue sqrt (LC) para obtener el 1% inductancia necesita al menos un 0.01% de medición de frecuencia precisa.
- Si cree que es necesario medir la frecuencia a 0.01%, es mejor tener en cuenta la resistencia del inductor en la posición exacta de la respuesta máxima para un oscilador amortiguado .
- No ‘ No vea por qué debería requerir una precisión del 0,01% para la frecuencia. La inductancia debe ser proporcional a 1 / (F ^ 2 * C); lo que indica que alrededor del 0,5% debería ser suficiente. (Obviamente con un margen adicional ya que hay dos fuentes de error.)
- Tenga en cuenta que para inductores no ideales (de los cuales este es uno), ¡la inductancia es una función de la frecuencia! Las razones incluyen la respuesta de frecuencia del material del núcleo y la presencia de corrientes parásitas, entre otras. Debe elegir un capacitor que coloque aproximadamente la frecuencia de resonancia cerca de su frecuencia de interés. Entonces, 95 kHz en lugar de 1 MHz.
- Además, tenga cuidado con la inductancia adicional del cableado en el resto de su circuito. El cableado de su placa de pruebas o los rastros de PCB actuarán como inductancias adicionales. Si le importa la inductancia del inductor (en lugar de la inductancia del circuito), haga todo lo posible para mantenerlos al mínimo, al menos utilizando los cables más cortos posibles. El inductor que está probando no ‘ no parece tener una inductancia muy grande.
Respuesta
Sunnyskyguy describe un método excelente. La precisión depende del error del condensador resonante. El otro término de error es frecuencia: la base de tiempo controlada por cristal del Tek 1001B debe hacer que las mediciones de frecuencia sean precisas.
Vale la pena describir la configuración de prueba alternativa: serie LC. Puede hacer esta con generador de funciones + osciloscopio El generador de funciones genera una onda sinusoidal de amplitud decente:
simula este circuito – Esquema creado con CircuitLab
Ajuste la frecuencia del generador de funciones buscando una caída de amplitud en el osciloscopio. La profundidad de la caída da una indicación de la calidad del inductor Q. Si la onda sinusoidal del generador de funciones tiene una distorsión baja, puede ver si no las linealidades en el inductor hacen que los armónicos sean observables en la frecuencia de caída. Los armónicos también pueden ser causados por la distorsión del generador de funciones.
\ $ L = {{1} \ over {( 2 \ pi f) ^ 2 C_ {prueba}}} \ $
Este método tiene la ventaja de que la capacitancia de la sonda del osciloscopio no entra en juego. La ruta desde el generador de funciones hasta el dispositivo de prueba debe ser lo más corta posible. Desde el dispositivo de prueba hasta el osciloscopio puede ser más largo (use una sonda 1x).
Muchos generadores de funciones tienen una resistencia de fuente interna precisa de 50 ohmios. De lo contrario, puede conectar un atenuador de 50 ohmios para establecer una resistencia de fuente sólida de 50 ohmios. En la frecuencia resonante de la serie LC, tiene un divisor de voltaje entre el generador de funciones «s \ $ R_ {internal} \ $ y la resistencia interna del inductor de prueba. El voltaje del osciloscopio de amplitud de caída permite un cálculo de la resistencia del inductor. Utilice el cálculo del divisor de voltaje de dos resistencias para encontrarlo:
\ $ R_ {inductor} = {50 {V_ {dip}} \ over {V_ {open-cct} – V_ {dip}}} \ $
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Puedes usar resonancia en serie o en paralelo según la impedancia que elijas en la resonancia y la Q que esperas de cualquier modo. Aquí 100 kHz son ~ 100 ohmios y Q de 30 dB implica 0,1 ohmios para DCR .
Esto puede ser limitado por su controlador GBW producto. 300 ohmios (1 + f) / GBW = R out a menos que sea actual limitado.
Aquí Elegí una película de 10 nF debido a un ESR muy bajo. Pero necesitaba un búfer con una impedancia de salida más baja que la DCR del co il, si quiero medir eso. La amplificación es la Q o relación de impedancia de la señal.
Aquí tanto L como DCR se encuentran por clasificación de la serie C y capacitancia de bobinado automático de la muesca SRF en 1 MHz. Su kilometraje variará.
Por lo general, desea probarlo en la región de frecuencia en la que se utilizará. Luego, decida si desea agregar corriente de polarización de CC y acoplar la señal de CA para aislarla de su fuente de alimentación de CC.
Normalmente, los medidores RLC usan una onda sinusoidal de corriente constante a 1 kHz hasta 1 MHz. Luego mida el voltaje y la fase para calcular el RLC.