Jag modellerar det fina beteendet hos interagerande oscillerande kretsar. Jag har letat upp ett par metoder för att mäta induktans. Jag tror att jag följer proceduren troget, men de värden jag får är inte så exakta som jag förväntar mig. Detta är i princip en elementär fråga, men helst skulle jag vilja ha precision på 1% eller mindre och jag tycker inte tror att jag når det med de metoder jag kan hitta. Jag har ett Tektronix 1001B-oscilloskop och en ganska vanlig signalgenerator.
Först: Är en precision på 1% med denna utrustning orealistisk?
Om inte, har jag följt proceduren för mätning av induktans med en sinusvåg här: https://meettechniek.info/passive/inductance.html (Jag försökte också metoden där du ställer in frekvensen tills induktansspänningen är hälften av den totala spänningen).
Jag mäter över två induktorer i serie; som en sanitetskontroll gjorde jag också båda induktorerna separat. L1 är den typ av induktor som ser ut som ett motstånd (se det gröna på bilden nedan); Lcoil är en lindad induktor (se nedan) de nominella värdena är L1 = 220 uH och Lcoil = 100 uH, så jag förväntar mig totalt ungefär Ltot = 320 uH. Alla mätningar är med f = 95 kHz eftersom det är driftsfrekvensen.
- R_s = 100 Ohm ger Ltot = 290, L1 = 174 och Lcoil = 122 (L1 + Lcoil = 296)
- R_s = 56 Ohm ger Ltot = 259, L1 = 174 och Lcoil = 98 (L1 + Lcoil = 272)
Är det här de bästa siffrorna jag kan förvänta mig ? Spolvärdet ändras med över 20% och det totala värdet varierar med ~ 10%. Jag har ingen elektronikbakgrund, så om det finns några grundläggande intuitiva principer jag har utsikt över, snälla meddela mig!
Redigera: Jag lägger till en skärmlock av en av beräkningarna som ger värdena på induktansen och induktansmotståndet. 
Kommentarer
- Köp en dyr LCR-mätare, eller köp bara några mycket noggranna induktorer som referens, gör sedan jämförelser mellan A och B. Med en signalgenerator och o-scope behöver du kända noggranna referenser för att bedöma de okända värdena bättre. Vi kan inte rekommendera tillverkare eller källor, eftersom det bryter mot webbplatsreglerna.
- Beräknade du också induktansernas ESR? Hur såg dessa siffror ut?
- @ElliotAlderson Jag lade till en bild av beräkningen för total induktans för R_s = 56. ESR är förnuftig för denna beräkning, men värdet varierar mycket i vissa beräkningar, vilket också är en källa till oro.
Svar
Metoden du använder är väldigt felkänslig, ESR kan vara ett problem men också att bestämma de exakta spänningsförhållandena är inte lätt.
Jag skulle använda LC-parallell resonans:
\ $ F_c = \ frac 1 {2 \ pi \ sqrt {LC}} \ $
Få en 1% (eller bättre) exakt kondensator. Om du inte har en sådan kondensator så glöm bara det hela, du får inte 1% noggrannhet.
Använd en krets så här:
simulera denna krets – Schematisk bild skapad med CircuitLab
Om du har ett grovt värde för Lx, använd formeln ovan för att bestämma resonansfrekvensen i kombination med a ccurate kondensator C_1%.
Du bör sikta på en frekvens som signalgeneratorn lätt kan generera, till exempel 1 MHz. Ställ in generatorns utspänning ett par volt, det exakta värdet spelar ingen roll eftersom vi vill bestämma resonansfrekvens .
Variera frekvensen för generatorn och på oscilloskopet, håll ett öga på signalen amplitud . Frekvensen där amplituden är störst , det vill säga resonansfrekvensen. Använd sedan den frekvensen och värdet på C_1% för att bestämma värdet på Lx? med hjälp av formeln ovan.
Om signalgeneratorn inte är särskilt exakt (om det är en analog signalgenerator) så mät frekvensen med ditt oscilloskop. Du behöver ett bättre än 0,01% exakt värde för frekvensen annars kan du inte få 1% noggrannhet. Ditt oscilloskop är digitalt så att det kan mäta frekvenser med mer noggrannhet.
Kommentarer
- frekvensen följer sqrt (LC) så att du får 1% induktans behöver du minst 0,01% noggrann frekvensmätning.
- Om du tycker att det är nödvändigt att mäta frekvensen till 0.01%, du borde bättre ta hänsyn till induktans motstånd på den exakta positionen för toppresponsen för en dämpad oscillator.
- Jag don ’ se inte varför du bör kräva 0,01% noggrannhet för frekvens. Induktans bör vara proportionell mot 1 / (F ^ 2 * C); vilket indikerar att cirka 0,5% borde räcka. (Uppenbarligen med lite extra marginal eftersom det finns två felkällor.)
- Var medveten om att för icke-ideala induktorer (varav detta är en) är induktans en funktion av frekvens! Anledningarna är bland annat frekvenssvaret för kärnmaterialet och förekomsten av virvelströmmar. Du bör välja en kondensator som ungefär placerar resonansfrekvensen nära din intressefrekvens. Så, 95 kHz snarare än 1 MHz.
- Se också upp för extra induktans från ledningarna i resten av din krets. Dina kakor eller PCB-spår fungerar som ytterligare induktanser. Om du bryr dig om induktansen hos induktorn (snarare än kretsens induktans) gör så ditt bästa för att hålla dem till ett minimum, åtminstone genom att använda kortast möjliga ledningar. Induktorn du testar ser inte ut ’ den har en mycket stor induktans.
Svar
Sunnyskyguy beskriver en utmärkt metod. Noggrannhet beror på resonans kondensatorfel. Den andra felterm är frekvens: Tek 1001B: s kristallstyrda tidsbas bör göra frekvensmätningar korrekta.
Det är värt att beskriva den alternativa testkonfigurationen: serie LC. Du kan göra den här med funktionsgenerator + oscilloskop. Funktionsgenerator matar ut en sinusvåg med anständig amplitud:
simulera denna krets – Schematisk bild skapad med CircuitLab
Justera funktionsgeneratorns frekvens efter en amplituddopp på oscilloskopet. Djupet på doppet ger en indikation på induktorkvalitet Q. Om din funktionsgenerator sinusvåg är låg distorsion, kan du se om icke- linjärer i induktorn gör att övertoner kan observeras vid doppfrekvensen. Övertoner kan också orsakas av funktionsgeneratorförvrängning.
\ $ L = {{1} \ over {( 2 \ pi f) ^ 2 C_ {test}}} \ $
Denna metod har fördelen att oscilloskopsondkapacitans inte spelar in. Vägen från funktionsgenerator till testarmatur bör vara så kort som möjligt. Från testarmatur till oscilloskop kan vara längre (använd en 1x sond).
Många funktionsgeneratorer har ett korrekt internt motstånd på 50 ohm. Om inte, kan du ansluta en 50 ohm dämpare för att skapa en solid 50 ohm källmotstånd. Vid LC-seriens resonansfrekvens har du en spänningsdelare mellan funktionsgeneratorns \ $ R_ {intern} \ $ och testinduktorns interna motstånd. Dypamplitudoscilloskopspänningen möjliggör beräkning av induktansmotstånd. Använd beräkningen med två motståndsspänningsdelare för att hitta den:
\ $ R_ {induktor} = {50 {V_ {dip}} \ över {V_ {open-cct} – V_ {dip}}} \ $
Svar
Du kan använda serie- eller parallellresonans beroende på vilken impedans du väljer vid resonans och vilken Q du förväntar dig från båda lägena. Här är 100 kHz ~ 100 ohm och Q på 30 dB innebär 0,1 ohm för DCR .
Detta kan begränsas av din förare GBW -produkt. 300 ohm (1 + f) / GBW = R ut såvida inte det finns begränsad.
Här jag valde 10 nF-film på grund av en mycket låg ESR . Men jag behövde buffra med utgångsimpedans lägre än DCR för co il, om jag vill mäta det. Förstärkningen är Q- eller impedansförhållandet för signalen.
Här hittas både L och DCR genom betygsserien C och självlindande kapacitans från hack SRF vid 1 MHz. Din körsträcka kommer att variera.
Vanligtvis vill du testa den i det frekvensområde som den kommer att användas. Bestäm sedan om du vill lägga till DC-förspänningsström och AC koppla signalen för att isolera från din DC-strömförsörjning.
Normalt använder RLC-mätare en konstant sinusvåg vid 1 kHz upp till 1 MHz. Mät sedan spänningen och fasen för att beräkna RLC.