自制簡(jiǎn)易可靠的電感測(cè)量?jī)x

1、自制簡(jiǎn)易可靠的電感測(cè)量?jī)x概述:本文介紹的電感計(jì)利用普通的CMOS反相器構(gòu)成一個(gè)皮爾茲CMOS緩沖振蕩器，振蕩的頻率與LC回路的參 數(shù)有關(guān)，通過(guò)測(cè)量頻率可以間接測(cè)量電感，并且測(cè)量值與 電感的內(nèi)阻基本無(wú)關(guān)。 原理簡(jiǎn)單，無(wú)需調(diào)試即可正常工作， 適合手頭有頻率計(jì)但沒(méi)有電感表的同好制作。一、基本原理電路原理見(jiàn)圖1。一個(gè)CMOS的六反相器，A、B、C三個(gè)非門(mén)首尾相 連，等效于一個(gè)高增益的反相器，其實(shí)用只用其中一個(gè)也 可以，但是一個(gè) 4069里面有六個(gè)非門(mén)，留著浪費(fèi)，三個(gè)非門(mén)連接還有一個(gè)好處就是總增益 大于一個(gè)非門(mén)，這樣有利于振蕩的穩(wěn)定。R1是負(fù)反饋電阻，當(dāng)該部分工作在放大狀態(tài)時(shí)，放大倍數(shù)約為：A=R1/R

2、2=2.2M/2.2K=1000 倍，JP1處接入電感，它與 C1、C2構(gòu)成平衡共振，頻率為f。=，其中Cs = C1C2 ，當(dāng)頻率等于fo時(shí)，LC網(wǎng)絡(luò)將反饋信號(hào)反相，剛好2二、LxCsC1 C2形成正反饋，輸出一個(gè)穩(wěn)定的振蕩信號(hào)，這個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)非門(mén)進(jìn)行整形隔離后，就可以輸入頻率計(jì)，測(cè)出頻率后根據(jù)fo = 逆推出Lx。2二.CsR2的作用是增加了共振頻率周?chē)钠葡辔唬岣哳l率穩(wěn)定性，也可以理解為增加了共振頻率周?chē)乃p量；R2也使輸出信號(hào)與 LC共振網(wǎng)絡(luò)隔離，使輸出端的波形更接近理想的方波。該電路的耗電很低， 而且只要測(cè)量的時(shí)候供電即可，因此用一個(gè)按鍵來(lái)控制電源的通斷即可，用3V的電壓即可

3、正常工作，并且一般LC諧振頻率受電感內(nèi)阻影響不大，這對(duì)提高一些匝數(shù)很多、內(nèi)阻很大的電感測(cè)量精度極有意義。元器件的選擇電阻全部采用0.25W的金屬膜電阻即可，誤差要求不大。電容要注意一下 C1和02,它們參與了 LC諧振，因此必須采用低高頻損耗的電容，推 薦采用CBB電容，筆者就是采用 CBB電容，但絕不能用瓷片電容，否則有可能降低了 LC 回路的Q值，會(huì)影響你的測(cè)量量程。六反相器的選擇無(wú)多大要求，常用的CD4069 ,還有74LS04、74HC04等等，差別大同小異，后面再談。JP1是電感接口，這要斟酌，此處是分布參數(shù)所在。JP2接頻率計(jì)。三、制作電路簡(jiǎn)單，制作也容易，可以用萬(wàn)用板來(lái) 做，也可

4、以動(dòng)手腐蝕一張板，建議用覆銅板來(lái) 做，并且覆銅，有利于降低分布參數(shù)和抗干擾。作為一個(gè)測(cè)量?jī)x，便攜性是很重要的，因 此強(qiáng)烈建議用電池供電，3 6V都可以，筆者用的是一個(gè) 6V的電池座，電路板固定在電 池座上面，外接兩個(gè)帶鱷魚(yú)夾的線(xiàn)，使用時(shí)接 入頻率計(jì)，十分方便。如右圖所示，使用萬(wàn)用 表的頻率檔，直接測(cè)出頻率。四、使用和改進(jìn)使用之前，先向有電腦的同好推薦一款計(jì)算軟件，可以快速計(jì)算 LC諧振回路的參數(shù)，該軟件筆者在無(wú)線(xiàn)電2008年5期談?wù)務(wù){(diào)頻無(wú)線(xiàn)話(huà)筒的制作細(xì)節(jié)中有介紹，界面如下：沒(méi)有電腦的同好可能要按一下計(jì)算器，有些麻煩。由于電路的增益很高， 非常容易起振，即使在不接入電感的情況下，電路也會(huì)由于分布

5、參數(shù)而起振，筆者用了兩個(gè) 15cm長(zhǎng)的線(xiàn)，接兩個(gè)鱷魚(yú)夾，直接短路的時(shí)候，電路的輸出頻 率穩(wěn)定在502KHz,折算出分布電感為 2uH左右。這表明這個(gè)電感計(jì)最低只能勉強(qiáng)測(cè)到5uH。但是，如果電感值稍大，測(cè)量值還是比較準(zhǔn)確的，筆者測(cè)量了一下手頭的色碼電感和功率電 感，結(jié)果如下（小電感受分布參數(shù)影響，供參考 ）:標(biāo)稱(chēng)值2.2u4.7u22u47u160u220u2.2m頻率400k302.1k152.2k100k55.51k45.615.08k電感3.2u5.55u21.9u50.6u164u243u2.22m小電感誤差比較大，但是如果掌握了分布參數(shù)的規(guī)律，幾個(gè)uH的電感還是能夠估算出來(lái)的，對(duì)于大電

6、感，測(cè)量結(jié)果十分滿(mǎn)意。如何提高分辨率？這個(gè)電路制作出來(lái)的電感計(jì)，能準(zhǔn)確測(cè)出10uH以上的電感，能夠滿(mǎn)足常規(guī)開(kāi)關(guān)電源的電感測(cè)量，但對(duì)于 2uH以下的電感，可以說(shuō)接近無(wú)能為力了，要提高分辨率，可以考慮幾 個(gè)措施：首要解決的是分布參數(shù)，筆者采用的是外接線(xiàn)+鱷魚(yú)夾，目的就是方便，但是這樣做有較大的分布參數(shù)；更好的辦法是做一個(gè)小插座，如果測(cè)量小電感，就在插座上面測(cè)量；如果測(cè)量大電感，就外接鱷魚(yú)夾。如果可能考慮用貼片元件，進(jìn)一步降低分布參數(shù)的影響。接著改良對(duì)象是芯片，CD4069的增益雖然高，但是速度慢，筆者將CD4069換成74LS04 , 直接短接JP1，發(fā)現(xiàn)分布參數(shù)的振蕩頻率高達(dá)3.56MHz,這表明分布參數(shù)與芯片有關(guān)！買(mǎi)一個(gè)芯片座，實(shí)際制作可以自己測(cè)試那種芯片的工作效果最佳，哪種的芯片的量程最寬而且準(zhǔn)確。除了頻率計(jì)之外，示波器也能測(cè)頻。但是如果二者都