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迷走の果て・Tiny Objects

迷走する日々の覚え書きです。自分で分かってることは省略してますので、念のため。

フランクリン発振回路について2

フランクリンLM311
LCmeterでよく使われている回路ですが、大きなインダクタで誤差が生じる原因を調べていたのですが、既におじさん工房さんところで説明がなされていました。
伝播遅延によって発振周波数がずれるということは全く思いつきませんでした(汗
自分なりに計算してみたので記しておきます。
フランクリン等価回路

先ず上の回路の大雑把な等価回路は左図上のようになります。

さらに交流等価回路は左図下のようになります。
A/3になっているのは出力がR3とR1//R2によって分圧されるからです。
(ちなみにR2//R3とはR2とR3の並列接続を意味します)


LCR伝達関数
となるとこのようなR-L//C回路の伝達関数を求める必要があります。

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フランクリン発振回路について

LCmeterではLM311を使ったフランクリン発振回路がよく使われている。(私の作ったLC meterでは74HCU04ですが)
値の大きなコイルを測ると誤差が大きくなるようだ。
最近LTSpiceをいじりだしたのでちょっとシミュレートしてみた。

フランクリン4

LT1011LM311とピンコンパチブルである。
ただし入力特性はLM311より上のようだ。
C2=1000pF、L2=200mHとしておき、
.step paramコマンドでR3~R5の値を100Kと300Kに切り替えてシミュレートしてみた。
なお100Kは多くのLC meterの発振回路で使われている値である。
フランクリン5

FFT結果、赤い線がR=100K、緑が300Kである。
R=100Kの場合R=300Kと比べて
高調波のレベルが大きい。
発振周波数が低い、そのためインダクタンスは大きく計測される。

Rの違いで発振周波数が異なる理由がうまく解析できていないのだけれど、大きなインダクタを測る場合はRも大きくした方がいいようだ。
ただRを大きくした場合キャパシタンスの測定に影響しないかどうかまでは調べていない。

今度はコイルの測り比べ

手持ちにあった100mHと200mHを使って測り比べました。
300mHは二つのコイルを直列にしてます。この場合結合が起こらないように注意します。
 自作ST製
100mH105mH107mH
200mH213mH223mH
300mH319mH342mH

自作器では合成コイル(300mHの事です)の値はほぼ個々の値の和になってます。
ストロベリーリナックス製(ただしver.1 現在売られているのはver.2)の場合このぐらいのコイルになると誤差が目立ちます。

自作LCmeterとストロベリーリナックス製LCmeterでコンデンサの測り比べ

cap_20100221134201.jpg
いくつかのコンデンサを測り比べてみました。
ST製というのはストロベリーリナックス製のことです。
表記値自作ST製
0.22uF 0.2236uF 0.2246uF 0.996
0.22uF 0.2226uF 0.2234uF 0.996
0.15uF 0.1506uF 0.1505uF 1.001
0.1uF 0.1018uF 0.102uF 0.998
0.047uF 0.0476uF 0.0474uF 1.004
20000pF 20010pF 19870pF 1.007
15000pF 15300pF 15220pF 1.005
6800pF 6846pF 6847pF 1.000
100pF 97.4pF 96.95pF 1.005
10pF 10.5pF 10.15pF 1.034


20000pFのみ±0.25%(双信製)、他は±5%です。

PSoC LCmeterの試作


実はL meterと同時並行的に作ってました。
表記154Jすなわち0.15μF ±5%のコンデンサを測ったところ。

LCmeter02.jpg
同じコンデンサをストロベリーリナックス製のLC meter(ただしver.1 今売られているのはver.2)で測ったところ。

次に表記101Jすなわち100pF ±5%のコンデンサを測ってみると
自作LC meter 97.3pF
ストロベリーリナックス製のLC meter 97.05pF
となった。

空芯コイルのインダクタを測る・続き


今度は直径17mm、長さ5mm、巻き数2回。
JR6BIJさんのサイトを利用させて頂くと0.0915μHとなります。
なおRFDNさんのサイトでも空芯コイルのインダクタを求めることができます。こちらを使うと0.08994μHとなります。
若干の違いがありますが、今回巻いたコイルだと0.09μHぐらいということでしょうか。

自作Lmeterの表示は0.18μHですが、内部配線のインダクタンスが0.07μH(ショートスイッチをオンしたときの値)なので差をとれば0.11μHということになります。


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