Méthodes pour mesurer l'inductance avec une précision élevée (1%) à l'aide d'un équipement standard?

Je modélise le comportement fin des circuits oscillatoires en interaction. J'ai recherché quelques méthodes pour mesurer l'inductance. Je crois que je suis fidèlement la procédure, mais les valeurs que j'obtiens ne sont pas aussi précises que je l'espère. C'est, en principe, une question élémentaire, mais dans l'idéal j'aimerais une précision de 1% ou moins et je ne crois pas que j'y parvienne avec les méthodes que je peux trouver. J'ai un oscilloscope Tektronix 1001B et un générateur de signal assez standard.

Premièrement: une précision de 1% avec cet équipement est-elle irréaliste?

Sinon, j'ai suivi la procédure de mesure de l'inductance avec une onde sinusoïdale ici: https://meettechniek.info/passive/inductance.html (j'ai également essayé la méthode où vous réglez la fréquence jusqu'à ce que la tension de l'inductance soit la moitié de la tension totale) .

Je mesure à travers deux inductances en série; pour vérifier la santé mentale, j'ai également fait les deux inducteurs séparément. L1 est le type d'inductance qui ressemble à une résistance (voir la chose verte sur la photo ci-dessous); Lcoil est un inducteur bobiné (voir ci-dessous). Les valeurs nominales sont L1 = 220 uH et Lcoil = 100 uH, donc je m'attends à un total d'environ Ltot = 320 uH. Toutes les mesures sont avec f = 95 kHz car c'est la fréquence de fonctionnement.

• R_s = 100 Ohm donne Ltot = 290, L1 = 174 et Lcoil = 122 (L1 + Lcoil = 296)
• R_s = 56 Ohm donne Ltot = 259, L1 = 174 et Lcoil = 98 (L1 + Lcoil = 272)

S'agit-il des meilleurs chiffres auxquels je puisse m'attendre? La valeur de la bobine change de plus de 20% et la valeur totale varie de ~ 10%. Je n'ai pas d'expérience en électronique, donc s'il y a des principes intuitifs de base que je néglige, faites-le moi savoir!

Edit: j'ajoute une capture d'écran de l'un des calculs, qui fournit les valeurs de l'inductance et de la résistance de l'inductance.

La méthode que vous utilisez est très sensible aux erreurs, l'ESR peut être un problème, mais il n'est pas facile de déterminer les rapports de tension exacts.

J'utiliserais la résonance LC-parallèle:

$F_c=\frac 1 {2\pi\sqrt{LC}}$

Obtenez un condensateur précis de 1% (ou mieux). Si vous n'avez pas un tel condensateur, alors oubliez tout, vous n'obtiendrez pas la précision de 1%.

Utilisez un circuit comme celui-ci:

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Si vous avez une valeur approximative pour Lx, utilisez la formule ci-dessus pour déterminer la fréquence de résonance en combinaison avec le condensateur précis C_1%.

Vous devez viser une fréquence que le générateur de signaux peut facilement générer, par exemple 1 MHz. Réglez la tension de sortie du générateur sur quelques volts, la valeur exacte n'a pas d'importance car nous voulons déterminer la fréquence de résonance .

Variez la fréquence du générateur et sur l'oscilloscope gardez un œil sur l' amplitude du signal . La fréquence où l'amplitude est la plus grande , c'est-à-dire la fréquence de résonance. Utilisez ensuite cette fréquence et la valeur de C_1% pour déterminer la valeur de Lx? en utilisant la formule ci-dessus.

Si le générateur de signaux n'est pas très précis (s'il s'agit d'un générateur de signaux analogiques), mesurez la fréquence à l' aide de votre oscilloscope. Vous avez besoin d'une valeur précise meilleure que 0,01% pour la fréquence, sinon vous ne pouvez pas obtenir la précision globale de 1%. Votre oscilloscope est un oscilloscope numérique afin qu'il puisse mesurer les fréquences avec plus de précision.

Sunnyskyguy décrit une excellente méthode. La précision dépend de l'erreur du condensateur résonnant. L'autre terme d'erreur est la fréquence: la base de temps contrôlée par cristal du Tek 1001B devrait rendre les mesures de fréquence précises.

Il est utile de décrire la configuration de test alternative: série LC. Vous pouvez le faire avec un générateur de fonctions + oscilloscope. Le générateur de fonctions produit une onde sinusoïdale d'amplitude décente:

^{simuler ce circuit - Schéma créé en utilisant CircuitLab}
Ajuster la fréquence du générateur de fonction à la recherche d'un creux d'amplitude sur l'oscilloscope. La profondeur du creux donne une indication de la qualité de l'inductance Q. Si l'onde sinusoïdale de votre générateur de fonctions est à faible distorsion, vous pouvez voir si les non-linéarités dans l'inductance font que les harmoniques sont observables à la fréquence du creux. Les harmoniques peuvent également être causées par la distorsion du générateur de fonctions. Cette méthode présente l'avantage que la capacité de la sonde de l'oscilloscope n'entre pas en jeu. Le chemin entre le générateur de fonctions et l'appareil de test doit être aussi court que possible. De l'appareil d'essai à l'oscilloscope peut être plus long (utilisez une sonde 1x).
$L={{1} \over {(2\pi f)^2 C_{test}}}$ RinternalRinductor=50 V d i p

De nombreux générateurs de fonctions ont une résistance de source interne précise de 50 ohms. Sinon, vous pouvez attacher un atténuateur de 50 ohms pour établir une résistance de source solide de 50 ohms. À la fréquence de résonance de la série LC, vous avez un diviseur de tension entre le du générateur de fonctions et la résistance interne de l'inductance de test. La tension de l'oscilloscope à amplitude plongeante permet de calculer la résistance de l'inductance. Utilisez le calcul du diviseur de tension à deux résistances pour le trouver:$R_{internal}$
$R_{inductor} = {50{V_{dip}} \over {V_{open-cct}- V_{dip}}}$

Vous pouvez utiliser des séries ou résonance parallèle en fonction de ce que l' impédance vous choisissez à la résonance et ce que Q vous attendez à partir du mode. Ici, 100 kHz est ~ 100 ohms et Q de 30 dB implique 0,1 ohm pour DCR .

Cela peut être limité par votre pilote de produit GBW . 300 ohms (1 + f) / GBW = _sortie R sauf si le courant est limité.

Ici, j'ai choisi un film 10 nF en raison d'un très faible ESR . Mais j'avais besoin de tamponner avec une impédance de sortie inférieure au DCR de la bobine, si je veux mesurer cela. L'amplification est le rapport Q ou impédance du signal.

Ici, L et DCR sont trouvés par la série C et la capacité d'auto-enroulement de l'entaille SRF à 1 MHz. Votre kilométrage variera.

Habituellement, vous voulez le tester dans la région de fréquence où il sera utilisé. Décidez ensuite si vous souhaitez ajouter un courant de polarisation CC et coupler le signal CA à isoler de votre alimentation CC.

Normalement, les compteurs RLC utilisent une onde sinusoïdale à courant constant de 1 kHz à 1 MHz. Mesurez ensuite la tension et la phase pour calculer le RLC.