電容器似乎一切都很好，直到您到達(dá)電源出現(xiàn)故障或拒絕以最佳方式運(yùn)行的地步。如果問題是噪音，有一個(gè)簡單的解決方法，你只需添加更多的電容器。但這并不能解決問題。有什么問題？

　　問題源于一個(gè)天真的假設(shè)，即電容器（在很大程度上）是“理想的”設(shè)備，而事實(shí)上，它們不是。這些不良影響是由于稱為內(nèi)部電阻或等效串聯(lián)電阻 （ESR）的東西。由于其構(gòu)造中使用的材料，電容器具有有限的內(nèi)阻。

　　不同類型的電容器具有不同的 ESR 范圍。例如，電解電容器通常比陶瓷電容器具有更高的 ESR。對于許多應(yīng)用，測量電容器的內(nèi)阻變得很重要。今天在這篇文章中，我們將構(gòu)建一個(gè)ESR 表，并學(xué)習(xí)如何 使用 555 定時(shí)器 IC 和晶體管來測量電容器的 ESR。

　　電容器 ESR 測量

　　一開始，ESR 測量似乎是一項(xiàng)簡單的任務(wù)。

　　通過施加恒定電流并測量被測設(shè)備兩端的電壓降，可以輕松確定電阻。

　　如果我們向電容器施加恒定電流會(huì)怎樣？電壓線性上升并穩(wěn)定在由電源電壓確定的值上，這（對于我們的目的）是無用的。

　　在這一點(diǎn)上，是時(shí)候回到我們在學(xué)校學(xué)到的東西了——“電容器阻擋直流并通過交流”

　　在做出一些簡化的結(jié)論后，我們了解到電容器在高頻下基本上是短路的，電容部分在電路中“短路”，所有電壓都下降到內(nèi)阻上。

　　這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，如果我們知道正在使用的信號源的內(nèi)阻，我們甚至不需要知道電流，因?yàn)楝F(xiàn)在 ESR 和（源的）內(nèi)阻形成了一個(gè)分壓器，比例為電阻是電壓降的比率，知道三個(gè)我們可以很容易地確定另一個(gè)。

　　示波器用于測量輸入端和電容器處的波形。

　　零件清單

　　對于振蕩器：

　　1. 555定時(shí)器——CMOS和雙極都可以正常工作，但建議在高頻使用CMOS

　　2. 100K電位器——用于頻率調(diào)諧

　　3. 1nF 電容——定時(shí)

　　4. 10uF陶瓷電容-去耦

　　功率級：

　　1. BC548 NPN雙極晶體管

　　2. BC558 PNP雙極晶體管

　　關(guān)于晶體管選擇的快速說明 - 任何具有高增益（300 及以上）和稍大電流（50mA +）的小信號晶體管都可以正常工作。

　　3. 560Ω基極電阻

　　4. 47Ω 輸出電阻——可以是 10Ω 到 100Ω 之間的任何值。

　　電路原理圖

　　以下是此ESR 電容測試儀電路的電路圖-

　　該ESR 計(jì)電路可分為兩部分，555 定時(shí)器和輸出級。

　　1. 555 振蕩器：

　　555電路是一種傳統(tǒng)的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，它發(fā)出頻率為幾百千赫茲的方波。在這個(gè)頻率下，幾乎所有的電容器都像短路一樣。100K 電位器允許頻率調(diào)諧，以獲得盡可能低的電容電壓。

　　2. 功率級：

　　這是另一個(gè)問題的解決方法。我們可以直接將電容連接到 555 定時(shí)器的輸出端，但是我們需要準(zhǔn)確地知道輸出阻抗。

　　為了消除這種情況，使用了帶有串聯(lián)電阻的推挽輸出級。電阻器提供輸出阻抗。

　　這是這個(gè)ESR Meter 電路的完整硬件的外觀：

　　計(jì)算電容器的 ESR

　　從分壓器方程，我們得出以下公式：

　　ESR = （V CAP ? R OUTPUT ） / （V OUTPUT – V CAP ）

　　其中 ESR 是電容器的內(nèi)部電阻，V CAP 是電容器兩端的信號（在節(jié)點(diǎn) CAP+ 處測量），R OUTPUT是功率級的輸出電阻（此處為 47 歐姆），V OUTPUT是輸出信號電壓，如在電路中的 A 點(diǎn)測量。

　　使用此電路時(shí)，建議將示波器探頭設(shè)置為 1X 以提高靈敏度并降低帶寬以消除一些噪聲，以便進(jìn)行準(zhǔn)確的測量。

　　首先，在阻抗之前的 A 點(diǎn)測量峰峰值電壓并記錄下來。然后連接電容器。放大直到看到方波。旋轉(zhuǎn)鍋直到波形不再變小。

　　根據(jù)電容器的類型，所得波形的峰峰值電壓應(yīng)該在幾十或幾百毫伏的量級。

　　示例：測量 100uf 電解電容器的 ESR

　　這是功率級的原始輸出波形：

　　這是電容器上的電壓。注意疊加在信號上的所有噪聲——小心測量。

　　將值代入公式，我們得到 198mΩ 的 ESR。

　　電容器的 ESR 是設(shè)計(jì)電源電路時(shí)的一個(gè)重要參數(shù)，這里我們構(gòu)建了一個(gè)基于 555 定時(shí)器的簡單 ESR 測量裝置。