Перейти к содержанию

Как измерить ёмкость конденсатора осциллографом?

Обновлено Редакция GAW

Конденсатор, заряжаемый через резистор от ступеньки напряжения, приближается к конечному значению по экспоненте. За одну постоянную времени τ = RC напряжение проходит 63,2 % перепада — это время и меряют осциллографом.

Как измерить

  1. Соберите цепь: генератор прямоугольного сигнала → резистор R → конденсатор → общий провод. Щуп осциллографа — на конденсатор.
  2. Подберите частоту так, чтобы за полпериода конденсатор успевал зарядиться почти полностью — полпериода не меньше 5τ.
  3. Курсорами отметьте начало фронта и момент, когда напряжение прошло 63,2 % перепада. Разница — τ.
  4. Посчитайте ёмкость:
C=τRC = \frac{\tau}{R}

Наш расчёт: τ = 1,0 мс при R = 10 кОм даёт C = 10−3/104 = 100 нФ.

Как не ошибиться

Источник ошибкиНасколько важенЧто делать
Ёмкость щупа13 пФ у щупа 10X, 100 пФ у 1X (Tektronix)для ёмкостей от 1 нФ — мало; щуп в положение 10X
Сопротивление щупа10 МОм у щупа 10XR до 100 кОм — ошибка около 1 % (100 кОм / 10 МОм, наш расчёт)
Выходное сопротивление генераторауказано в его паспортеприбавить к R или брать R намного больше
Точность резистора1 % резистор — 1 % результатабрать резистор 1 % или измерить его

Связь постоянной времени с частотой среза разобрана в словаре на странице «Постоянная времени», заряд конденсатора можно посчитать в калькуляторе заряда конденсатора, а чем LCR-метр точнее мультиметра — в ответе «Почему LCR-метр и мультиметр показывают разную ёмкость».

Похожие вопросы

Подойдёт ли выход калибратора осциллографа вместо генератора?

Да, если его частоты хватает: конденсатор должен почти полностью заряжаться за полпериода, то есть полпериода — не меньше пяти постоянных времени. Если калибратор выдаёт 1 кГц, полпериода — 0,5 мс, и годится τ до 0,1 мс, например 10 нФ через 10 кОм (наш расчёт).

Можно ли так мерить электролитические конденсаторы?

Можно, но с большим резистором или низкой частотой: при 1000 мкФ и 1 кОм τ = 1 с, и удобнее заряжать конденсатор от блока питания через резистор кнопкой, записывая заряд в однократном режиме. Полярность соблюдайте, а напряжение держите ниже номинального.

Почему результат меньше номинала керамического конденсатора?

Многие керамические конденсаторы X5R и X7R теряют ёмкость под постоянным напряжением и со временем, а допуск у них шире, чем у плёночных. Если ёмкость важна, измеряйте при том напряжении, при котором конденсатор будет работать, и сверяйте с допуском из даташита.

Источники

  1. Kuphaldt T. R. Lessons In Electric Circuits, Vol. I — DC, гл. 16 RC and L/R Time Constants, CC BY — за одну постоянную времени величины проходят около 63 % пути от начального к конечному значению; доля изменения 1 − 1/e^(t/τ); τ = RC для RC-цепи
  2. Tektronix. ABCs of Probes, Primer, 60W-6053-15 (03/2021) — табл. 1.1 — входная ёмкость щупов: P6101B 1X — 100 пФ; P6109B 10X — 13 пФ; P6139A 10X — 8 пФ; входное сопротивление щупа 10X — 10 МОм

Нашли ошибку?

Смотрите также