Fig.
1.1
Elko: 20µF, 185V, low ESR
gemessen mit RRef = 20Ω,
1V DC-Offset und
einem mit f−1
gewichteten Rauschsignal
im Intervall 30Hz bis 20kHz
© 2006 Marcel Müller
Abstract:
Anwendungsbeispiele für LCR-Messungen mit PC Soundkarte.
Alle folgenden Messungen sind mit einem selbst gebastelten LCR-Adapter durchgeführt worden. Als PC kam ein Athlon XP2000 mit einem eher mäßigem Onboard-Sound-Device (Realtek ALC650 an nVidia nForce2 Host) zum Einsatz.
Die Messungen sind bei 48kHz Samplingrate mit einem periodischen Rauschsignal-Signal von 216 Samples Länge aufgenommen, ca. 1,4s Messzeit. Es wurde deshalb keine Fensterfunktion verwendet. Die Kontaktierung erfolgte, sofern nicht anders vermerkt, nach der 4-Punkt-Methode.
R = ESR
C = ESC
L = ESL
fT = extrapolierte Grenzfrequenz, Lösung der Gleichung
1/ωESC = ESR
bzw. ωESL = ESR
Q = Güte ω ESR ESC
bzw. ESL / ω ESR
|Z| = Betrag der Impedanz
Fig.
1.1
Elko: 20µF, 185V, low ESR
gemessen mit RRef = 20Ω,
1V DC-Offset und
einem mit f−1
gewichteten Rauschsignal
im Intervall 30Hz bis 20kHz
Fig.
1.2
Elko: 22µF, 15V, Modell Grabbelkiste
gemessen mit RRef = 20Ω,
1V DC-Offset und einem mit f−1
gewichteten Rauschsignal im Intervall 30Hz bis 20kHz
Charakteristisch ist neben dem im Vergleich zu Fig. 1 erheblich höheren ESR der Abfall der effektiven Kapazität (ESC) mit steigender Frequenz.
Fig. 1.3
Folienkondensator: 16µF MKB-S
gemessen mit RRef = 2Ω
und einem mit f−1
gewichteten Rauschsignal
im Intervall 30Hz bis 20kHz
Der ESR dieses Kondensators liegt mit ca. 50mΩ außerhalb des Graphen. Bei niedrigen Frequenzen ist die Güte nicht mehr bestimmt, da ESR << 1/ωESC.
Fig. 2.1
Spule mit einstellbarem Ferritkern bei maximaler
Induktivität (ca. 0,9mH)
gemessen mit RRef = 2Ω
und einem Rauschsignal im Intervall 30Hz bis 20kHz
Fig. 2.2
1mH Luftspule (für Frequenzweichen)
gemessen mit RRef = 2Ω
und einem Rauschsignal im Intervall 30Hz bis 20kHz
Der bei höheren Frequenzen steigende ESR ist die Folge der Streufeldverluste.
Fig. 2.3
1mH Chipinduktivität
gemessen mit RRef = 20Ω
und einem Rauschsignal im Intervall 30Hz bis 20kHz
Dem hohen DC-Widerstand stehen die nahezu frequenzunabhängigen Eigenschaften gegenüber - jedenfalls im NF-Bereich. Bei niedrigen Frequenzen kommt das Messverfahren an die Grenzen (ωESL << ESR). Die Spule ist sichtlich für größere Frequenzen gedacht; die Messapparatur aber nicht.
Fig. 3.1
Impedanzkurve einer 8 Ohm 3-Wege Monitor-Box mit
passiver Frequenzweiche
gemessen mit RRef = 20Ω
und einem mit f−0,5
gewichteten Rauschsignal im Intervall 30Hz bis 20kHz
Man sieht deutlich die ausgeprägte Resonanz des Tieftöners bei 120Hz sowie die Induktivität des Hochtöners über 13kHz.
Der ESR ist in Realität ca. 0,5Ω geringer, ich hatte nämlich keine Muse zwei Leitungen für die 4-Punkt-Methode zu legen. RDC liegt bei ca. 6,8Ω.