続・未だに埒が明かないコンデンサーのESR測定

（作りかけの）自作LCRメータでコンデンサのキャパシタンス（静電容量）とESRを測ってみた話の続きです。

今回は0.1μFのコンデンサ2個を並列にしたものを二組用意して前記事「未だに埒が明かないコンデンサーのESR測定」と同じことをしてみました。

前回の結果と合わせて考えると

　　ある程度電流が流れるような条件でないと正しい（正しそうな）結果が得られない

ようにも見受けられます。でも

　　あんまり電流を流しすぎると正しい（正しそうな）結果が得られない

ことはもちろんです。

電流が小さいときヘンというのはオフセットの影響のようにも見えますが、回路各所のオフセットは丁寧に調整していますのでちょっと違うようような気がします。
となるとベクトル電圧計の低電圧（アナログ乗算器の入力として見れば低電流）での直線性に問題があるのではというような気もしてきました。

そう言えば以前そんな感じの結果も出ていました (^^;;
　　「ちょっと凝った交流電圧計（ミリバル）の作り方 - 1」

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コンデンサーの測定もキャパシタンスはコンデンサの仕様として明記されていますし、手持ちのDMM（三和電気計器 PC700）でも測定できます。
一方ESRは手元に計器がありませんし、スッペックも“tanδ○○以下”みたいな表現なので測定した結果が正しいかどうか確かめるのが難しいです。
今回は二つのコンデンサのESRを測定して、その二つを直列にしたときと並列にしたときのESRを測り全体的に整合性がとれているか確認してみました。

ESRの意味については

　　「誤解している人が多そうなコンデンサの“ESR”の意味」

にあります。

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測定にはこれまでどおり自動平衡ブリッジを使うのですが回路をちょっと変更しました。


これまではコンデンサと直列に抵抗を入れていました。前段のオペアンプの負荷を大きくしないように純リアクタンスにしないようにとしてだったのですが、今回はコンデンサだけにしました。これで抵抗分（ESR）の分解能が上がるはずです。
そしてそのために300Ωの抵抗を前段の出力に入れてあります。これで前段から見るとちょっと容量性の抵抗負荷に見えるはずです。

こういう構成になるとかなりの電流が流れることもあるのでオペアンプも出力電流最大73mAを誇る(?)NJM4556Aに変えました（一時オペアンプの出力（帰還ループ）にエミッタフォロアを入れて電流を確保していたのですが、この方法はオペアンプの出力電圧がシフトしてしまうので電源電圧が低いときに使うのは考えものです）

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0.1μFのメタライズドポリエチレンテレフタレートフィルムコンデンサ（PET＝ポリエステル/マイラー）とメタライズドポリプロピレンフィルムコンデンサ（PP）を並列にしたものを二組用意しそれぞれのキャパシタンス、ESRを測り、そのあと並列にした場合直列にした場合を測ってみました。

	ESRの測定値[Ω]	容量の測定値[nF]	個別の測定値から 算出したESR [Ω]	個別の測定値から 算出した容量 [nF]	DMM(PC700) 測定値
PET-R//PP-R	1.3	197.6			195.6
PET-Y//PP-O	1.8	205.1			203.6
並列	14.4	312.1	0.8	402.8	398.4
直列	1.0	99.8	3.1	100.7	99.8

“並列”は電流が流れすぎて回路が飽和してしまいました (^^;;

直列のESRはマイナスにはなっていませんがやはりかなり小さめと思われる値になってしまいました。

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さらにこれまでと同じようにコンデンサに抵抗（100Ω）を直列に入れる方法でも測ってみました。

	ESRの測定値[Ω]	容量の測定値[nF]	個別の測定値から 算出したESR [Ω]	個別の測定値から 算出した容量 [nF]	DMM(PC700) 測定値
PET-Y	2.2	197.0			195.6
PET-R	2.0	204.4			203.0
並列	5.0	396.7	1.1	401.4	398.4
直列	6.7	100.4	4.2	100.3	99.8

今回は直列の方は（かなり開きはあるものの）それらしい値になってきました。
一方並列の方は明らかにおかしいです。

ただ上の表と比べると単独で測定したときのESRの値は「未だに埒が明かないコンデンサーのESR測定」よりばらつきが小さくなってきているようです。

（「作れそうな気がしてきたPICで作るキャパシタンス/ESRメータ」へ続く）

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　　「記事一覧（測定、電子工作、天文計算）」
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　　「キャパシタンスメータの原理と作り方 - 続・実戦的ベクトル電圧計の数学」
　　「キャパシタンスメータの原理と作り方 - 実戦的ベクトル電圧計の数学」
　　「キャパシタンスメータを作る - ESR・誘電正接の測定精度」
　　「LCRメータの製作に向けて - 自動平衡ブリッジの測定精度」
　　「誤解している人が多そうなコンデンサの“ESR”の意味」

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