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使用少量元件设计的廉价易用电感测试仪

2012年09月04日 18:01

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　　摘要：在缺乏昂贵测试设备的情况下，图1中的电路可以提供一种测量电感的简单快捷的替代方法。其应用包括验证电感值是否接近设计参数，并描述未知参数的磁芯特性。按照设计，电路可测试大多数用于电源中的电感，以及很多RF电路中的电感。本文介绍了一种使用少量原件设计廉价易用电感测试仪的方法，供读者们参考。
　　
　　在缺乏昂贵测试设备的情况下，图1中的电路可以提供一种测量电感的简单快捷的替代方法。其应用包括验证电感值是否接近设计参数，并描述未知参数的磁芯特性。按照设计，电路可测试大多数用于电源中的电感，以及很多RF电路中的电感。

　　
　　电路由两个级联的共射放大器级组成，构成一个不饱和交叉耦合触发器。一个共射级用作相位变换，两个级联级构成一个非反相的反馈放大器，其增益产生反馈。没有待测电感L的情况下，反馈发生在直流状态，电路表现为一个双稳态触发器，可取两种稳定状态中的任何一个。连接电感后，将直流正反馈降低到反馈电平以下。因此，反馈可以只发生在交流状态，电路成为一个非稳振荡器。
　　
　　通过尽量减小晶体管的存储时间，使晶体管保持在饱和状态以外，可以加快电路的运行。差不多任何型号的高速小信号RF晶体管都能提供适合的开关速度，虽然较低频率的器件也可以工作，但减小了小电感测量的范围。电路的振荡频率与待测电感成反比，你可以用频率计数器或示波器来测量振荡频率。

　　
　　图2显示一个大约为100mH电感产生的波形。振荡频率取决于由待测电感和电阻RL与RR构成的L/R时间常数。波形改变其状态所花时间与电感值成正比，
　　
　　对半周期，它大约为THALF="L/100"。振荡循环的整个周期是该值的两倍，或TFULL="L/50"。算出电感值，L=50×TFULL。另一种方法是，频率与电感值成反比，或fOSC=50/L。用频率计数器可以测得电感为L=50/fOSC。
　　
　　电路的有限开关速度大约为10ns，因此其测量范围有1mH的低限。可以采用将小电感与大电感串联的方法，记下读数，测出较大电感单独的值，然后将两个测量值相减得到小电感值。
　　
　　虽然该电路对电感值没有上限，但当电感的ESR（等效串联电阻）超过约70Ω时，电路会停止振荡，转为双稳态运行。电路可测量各种电感和变压器绕组的值，除了有高ESR的小型低频铁芯器件以外。为得到zui高的精度，应使用低输入电容的仪器来测量振荡频率。
　　
　　为电路提供能量的是一节NiCd（镍镉）或NiMH（镍氢）可充电电池。这些电池有相对较平坦的电压/时间放电特性，可提高电路的测量精度。电路在工作时的功耗大约只有6mA。

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