La capacità si può ricavare misurando la rettanza oppure il tempo di carica.
Tornando all' ESR, se i nostri strumenti restituissero misure
esatte e soprattutto con
risoluzione infinita, l'ESR potrebbe essere ricavato con il circuito sopra, ma poiché neanche strumenti molto costosi hanno queste caratteristiche ideali, dovremo modificare il circuito e il metodo per renderlo applicabile con un normale oscilloscopio hobbystico 8 bit 1 Gs/s.
Per prima cosa dovremo spostare il nostro riferimento di massa mettendo il coccodrillo della sonda nel punto indicato, naturalmente dopo esserci assicurati che il generatore di funzione
non abbia l'esterno del connettore BNC collegato a terra.
Questo permetterà di variare al bisogno la scala verticale dello strumento.
Per quanto riguarda la resistenza di shunt R questa va dimensionata tenendo conto di tre parametri:
la capacità d'erogazione in corrente del generatore di funzione , che ha un impedenza d'uscita normalizzata a 50 Ohm, la scala verticale minima dell'oscilloscopio e della risoluzione che si mira ad ottenere.
Essendo che E=r*I è corretto pensare che aumentando la corrente circolante nel circuito si possano rilevare valori più bassi di ESR in maniera più agevole, ma questo approccio non può essere estremizzato con l'aggiunta di un Buffer, perché un eccessiva corrente danneggia il condensatore.
Ora fissiamo qualche valore..
Affinché si possa distinguere un componente in buona salute da uno deteriorato servirà almeno una risoluzione del decimo di Ohm.
Considerando che la scala verticale minima di un oscilloscopio a seconda del modello ( parlo di strumenti entro i 1000 euro) va da 5 mV/Div a 50 uV/Div e che puntiamo ad ottenere una risoluzione di 0,1 Ohm che valore dovrà avere lo shunt ?
Assumiamo che la scala verticale minima sia 2 mV/Div,
Per vedere agevolmente un ESR di 0,1 Ohm dovremmo far circolare nel circuito una corrente tale da dare luogo a una caduta di tensione di un divisore.
Quindi 2mV/0,1Ohm = 20 mA.
Regolando il generatore di funzione per un uscita di
5 Vrms la resistenza
complessiva dovrebbe essere 5V/0,02A= 250 Ohm, ma il generatore ha un impedenza di 50 Ohm, quindi R sarà di 200 Ohm.(valore facile da ottenere con due resistenze in serie da 100 )
Volendo sviluppare un metodo universale e dunque non conoscendo le caratteristiche dei vari generatori di funzione che potrebbero essere impiegati,sarebbe prudente che il valore dello shunt fosse sempre almeno 4 o 5 volte superiore all' impedenza d'uscita del generatore.( Se invece disponete di un
vero generatore di funzione da laboratorio potrete scendere sino a 50 Ohm)
Ora dopo aver selezionato una frequenza che porti al minimo la rettanza capacitiva, dovremmo misurare nella maniera più accurata possibile la corrente circolante nella maglia.
Qui si ripresenta il problema della risoluzione.
Poiché per valori normali di ESR, la caduta di tensione sul condensatore sarà infima rispetto a quella sulla resistenza, che sarà circa uguale alla tensione applicata, dovremmo selezionare due differenti scale verticali.
Ciò comporta un differente arrotondamento nella fase di quantizzazione che per bassi valori di ESR renderà le variazioni della corrente dovute al condensatore irrilevabili.
Saremmo per ciò costretti a considerare una corrente presunta nei nostri calcoli.
E finalmente, come si fa...
Vi ho rotto abbastanza, ma a me interessa che capiate ciò che state facendo e perché si fa così e non in un altro modo.
Facendo riferimento allo schema con massa in comune, adatto anche a chi utilizzerà oscilloscopi con generatore di funzione integrato.
Posizionare la sonda nel Tp2 ed applicare un onda quadra di 5 Vrms, variare la frequenza a passi di 10 Khz e localizzare il punto dove la tensione rms ai capi del condensatore è minima, e annotarne il valore.
Misurare la tensione su Tp1 e ricavare la tensione ai capi della resistenza come Tp1 - Tp2.
Dividere questa tensione per il valore di R shunt per ottenere la corrente circolante.
Poi dividere la tensione Tp2 per la corrente circolante per trovare l'ESR.
Il valore minimo rilevabile dipenderà principalmente dalla scala verticale minima dell' oscilloscopio in uso.
Direi che il valore massimo con cui si può tentare é di
5 mV / Div a patto di usare una R shunt di 50 Ohm..
L'errore dipenderà dalla tolleranza di R e dall' approssimazione di quantizzazione.
Fine .... Domande ?
Nb.. nel calcolo per la resistenza di shunt come descritto è meglio considerare il valore di picco.