We weten allemaal dat een condensator een reactantie heeft. Neemt de frequentie toe dan neemt de reactantie af. Dat is wiskundig te berekenen. Maar wat is er nu mooier dan het gewoon zichtbaar te maken. Hoe lager de trace hoe meer demping dus hoe hoger de weerstand. De ideale condensator loopt tot in het oneindige door. Helaas gaat het ding net als een spoel van af een bepaald moment iets heel anders doen. De pootjes, materiaal verliezen en inductieve componenten maken er dan een soort spoel en ohmse weerstand combi van.
De capaciteit die wij gewoonlijk gebruiken lezen we af bij een fase ergens tussen -30 en -60 graden. Eigenlijk bij 90 graden maar over het algemeen zit je bij de genoemde waarden goed. Maar je ziet dat de echte capaciteit nog al veranderd met de frequentie. Op marker een zie je bv in de smithchard dat hij meer inductie heeft dan capaciteit. De ideale condensator zou bij 90 graden zijn waarde hebben. Helaas bestaat de ideale condensator niet.
Een 2P2 condensator:
Philips standaardcondensator, Hij loopt eerst mooi af in reactantie. (de dikke trace) Als de trace helemaal boven staat is er geen demping en dus geen weerstand. De trace loopt omhoog dus de reactantie wordt steeds lager. Daarna wordt hij echter weer hoger (waar de trace omlaaf loopt) . De paracitaire inducties krijgen daar de overhand waardoor er weer een hogere reactantie ontstaat.
Update 2012, we gaan fF meten:
Diverse kleine capaciteiten gemeten.
Dit is een eerste test om wat methode en meters te vergelijken. Het gaat hier om moeilijk te meten waarden. Het doel is fF te kunnen meten.
Methode om met een VNA in shuntmeting te werken
Met de VNA in shunt mode meet ik SP2 met 12 term errorcorrectie. De waarden wijken af tov de Marconi omdat de pootjes en omgevings effecten hier beter weg gecalibreerd worden. Maar ook zijn ze hiervoor gesoldeerd en dat kan ook de waarde veranderen.
Een andere methode is om met een 10MHz oscillator, met LC kring waarvan de C 50 pF moet zijn te werken. Andere waarden kunnen ook maar dan moet je rekenen. Je meet met een counter de frequentie, dan zet je de te meten C parallel aan de tank. De frequentie daalt. Je noteert de nieuwe frequentie en dan is de verschuiving 1Hz per 10 attofarad. Voorwaarde is een bere goede oscillator. Ondanks de snelle experimentele bouw zie je in de tabel dat de metingen niet verkeerd zijn. Een moderne LCR meter van Voltcraft snapt er dan al lang niks meer van.
De volgende stap wordt een IV meting. Je meet de stroom door de condensator. ipv een super laagohmige uA meter kun je een opamp op deze manier inzetten. Een IV omzetter dus. In de sim haalt hij 1fF tot 150 pF maar sims zijn optimistich. De oscillator moet hiervoor al een kunststukje zijn.
IV meting
Dit naar een idee van Freddy van Meettechniek. http://meettechniek.info/
Verder heb ik een C-F omzetter bedacht. Deze zet via DC capaciteit om in frequentie. Een soort coulombmeter idee.
C-F converter
Het schema is niet zo complex, bouwen zal lastiger zijn. Het gaat om hele kleine stroompjes. De bias stroom van de opamp en offset spanning kunnen roet in het eten geven, net als ruis, kosmische stralen en wie weet wat meer 🙂
