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[2007年07月号]容量値の計測方法
●計測方法
DC電圧を印加した際の容量値を測定するには、計測対象のコンデンサ(CDUT)と1.5kΩの抵抗(公差±1%)を直列に接続する(図A)。この回路によりローパスフィルタが形成されるので、ゲインが3dB低下するカットオフ周波数f3dBを計測することによって、DC電圧印加時の容量CDUTがCDUT=1/(2π Rf3dB )として求めることができる。カットオフ周波数f3dBを計測するための信号としては、例えば100mVrmsのAC信号をDC電圧に重畳したものを用いることになる。
図Bは、上述した条件で測定した結果の例である。この例は、印加DC電圧を0~定格電圧の範囲で1Vごとに増加した場合におけるf3dBの計測結果を示している。これらのf3dBの計測結果から求めたCDUTの値を表Aに示す。
AC電圧の印加によるコンデンサの容量変化は、図Aの回路モデルからDC電源を省くことで計測が可能である(図C)。
●計測時の注意点
計測時の注意点を以下に挙げる。まず、直列抵抗Rを信号源出力インピーダンスに対し十分高くする必要がある。信号源としてAP社製信号発生器を使用する場合には、信号源の出力インピーダンスは40Ωである。
次に、f3dBを100Hz近辺になるようにすると印加DC電圧の影響が最も顕著に現れるので試験が容易になる。-3dB周波数を20Hzにするのは、AP社製オーディオアナライザの計測範囲が10Hz以上なので適切ではない。
図A DC電圧印加時の容量値を計測する回路モデル
測定は、DC電源と100mVrmsのAC信号源、抵抗、計測対象コンデンサなどを直列に接続して行う。
図B 図Aの回路における周波数特性の測定結果
DC電圧を0~10Vの範囲で1Vずつ変化させた場合の周波数応答を示している。例えば、1kHzの信号の振幅を0dBとすると、周波数100Hzの信号はDC電圧を印加しない場合には4dB降下するが、10Vを印加すると8dB降下する。
図C AC電圧印加時の容量値を計測する回路モデル
可変AC信号源と固定抵抗、計測対象コンデンサを直列に接続する。
表A DC電圧の印加による電流変化率の測定結果
容量変化率は0V印加時を基準にしている。











