DIY一个温漂小的“标准电容”
一直想做一个“标准电容”，可以用来校准一下LCR表的电容档，或者比较两台电桥等电容测量仪器的误差，期望该“标准电容”有较高的精度和稳定性，精度比较好办，用精度高的电桥标定一下就可以了，关键是温漂和长期的稳定性。去年做过一个是用网上购买的0.5%精度114040pF的聚苯乙烯电容10个并联，并联的好处一个是在没有高精度电桥标定的情况下利用统计原理提高电容的精度；再一个就是把容量提高到1uF到2uF之间，很多LCR表、低端电桥的最大读数首位是1，让电容的容量值首位是1可以做大限度利用这些被校准仪器的分辨率；其次几个uF的容量值，测量时不像pF级电容那样容易受干扰影响，这个容量值区间的电容也更适合电桥的基本频点1K来测量，低频100Hz、高频10KHz等频点测量也无不妥。
上这个“标准电容”的照片：
这个电容用以前的QS18A传统电桥测量读数约1.145uF，也没有发现什么问题，前段时间入了一台100K 0.1%精度的数字电桥后，就发现问题了，那就是温漂太大，环境温度在3-5度内波动时，读数就能在1.1437-1.1450uF范围内变化，这个样子是没法来比较数字电桥精度的。当然其它CBB、MKP电容的温漂可能还要大，这个5位分辨率的数字电桥让我对电容的温漂有了初步的认识，那就是电容的温漂普遍比常见金属膜电阻的温漂更大。
通过对手头薄膜电容的测量发现，这些电容有的是正温漂，有的是负温漂，比如常见的红WIMA MKP4是负温漂，温漂还不小，常用到音箱分频器上的透明RIFA方块电容就是正温漂了，温漂还相对小一些，能不能通过这些电容的串并联合理搭配来一定程度上抵消温漂从而让温漂变得很小呢？于是就下手制作第二个“标准电容”了，开始是让2.2uF红WIMA跟2.0uF RIFA并联，结果因为红WIMA的温漂要比RIFA大很多，结果温漂还是不小，再说并联后容量在4-5uF之间，也违背了之前的让最终容量值首位是1的初衷。让这两只电容串联就可以让容量值首位是1，但是无法改变红WIMA温漂更大的问题。后来解决的办法是经过多次试验，先找出一个1.5uF并且也是正温漂的CBB电容跟红WIMA并联后，再跟透明RIFA串联，红WIMA并联后容量变为3.7uF左右，跟2.0uF的RIFA再串联，RIFA温漂相对最终总温漂的权重就大于WIMA的温漂了，这个问题就算解决了。
最终做好的“标准电容”的照片，外壳用的是手头的一个塑料盒，在用铜箔密封电容前先用透明胶带隔离了一下。
电容外面用铜箔密封屏蔽，如果有必要的话可以另外加一个接地端子，用导线把接地端子和铜箔连接起来，后来用电桥实际测量时发现读数很稳，我就没有加这个接地。铜箔底下加了一些704硅胶，干燥后就固定到塑料壳上了。
做好的样子
再用电桥标定一下，用记号笔写到外壳上。分别用100hZ和1KHz两个频点做了标定，标定温度是24度，1K频点时稳定在1.1924uF上，后面加了个5是因为26-27度时末尾数偶尔会跳到5上。
最后总结一下这个电容的温漂情况，在环境温度21-26.5度之间时，电桥测量值一直在1.1924uF上纹丝不动，开机一整天也没发现跳数（这也说明电桥的稳定性是很好的），跟以前用聚苯乙烯电容做那个比有很大的改善。我试过把电容放入冰箱的冷藏室降温到7度左右时，读数会下降到1.1921uF，放入冷冻室降温到0度以下时，读数在1.1917uF左右，据此估测该“标准电容”的温漂在20多个PPM。本来想把温漂也写到外壳上，后来觉得在温度变化几度后读数都不一定有变化，这个温度变化的范围跟读数变化的范围上并没有拿准，再说这个温漂值是不是线性变化的也没有拿准，就没有标到上面去，对温漂自己大概有个数就行了。如果有更大的耐心投入更多的精力来试验搭配这些电容的串并联，按说还可以把温漂降得更低，不过也太难掌握了。
关于该电容的老化性能，暂时还没有去追踪掌握，估计也很困难。电容标定值的误差问题取决于手里的电桥，我的电桥型号AV2781，标称精度0.1%，标定前刚用JS筛选出的0.005%精度AE方块做了校准，该电桥是采用20R、200R、2K、20K四个标准电阻闭壳校准的，当然JS的HP3456自身精度是不是在0.005%以上，就不得而知了，呵呵，不过即使达不到0.005%，用来校准我的电桥还是足够的，在这里谢过JS！ 抢个沙发坐坐 等看图! 引用第1楼lp206于2011-09-1610:26发表的:
抢个沙发坐坐 https://bbs.38hot.net/images/back.gif
欢迎来坐坐！
0.5%的电容，一下子变成5ppm的电容？ 标准电容器做起来确实比较有难度，楼主做得很高！ 引用第4楼xjw01于2011-09-1611:39发表的:
0.5%的电容，一下子变成5ppm的电容？ https://bbs.38hot.net/images/back.gif
达不到那个精度吧，那个聚苯乙烯电容在24度时用电桥测量是1.1443uF，跟单个电容的标称值*10相比误差约0.4%。10个并联，在没有仪器标定的情况下，理论上容量更接近标称值*10。 引用第5楼longshort于2011-09-1611:48发表的:
标准电容器做起来确实比较有难度，楼主做得很高！ https://bbs.38hot.net/images/back.gif
过奖了。。。
电容本身不一定是线性的。
不同的电压下，容量不会完全相同。所以我觉得，精度适可而止。
石头与黄金做的东西，不易老化。塑料做的东西，或许老化比较快。 引用第8楼xjw01于2011-09-1612:30发表的:
电容本身不一定是线性的。
不同的电压下，容量不会完全相同。所以我觉得，精度适可而止。
石头与黄金做的东西，不易老化。塑料做的东西，或许老化比较快。
....... https://bbs.38hot.net/images/back.gif
我也认为电容的温漂不太可能是线性的，所以不想继续分析它具体的温漂值，包括老化值也是。这些电容在测试电平从0.1到1V之间调节时，读数基本不变，但是对测试频点很敏感，所以我除基本频点1K外，还标定了100Hz时的容量值，这两个值跟朋友的电桥比较有较好的吻合。本来还想标定10K、20K、100K等频点，但是50K以上时，多次测量的读数有时不太一样，就放弃了。
双积分AD的万用表上面用的积分电容。造成AD非线性的原因或自检不达标，就是电容非线性造成的。
双积分很难做成6位半表头的，一般只做到4位半。做5位半时，就明显感觉到非线性的温漂（不是容量的温漂），而这反应了介质特性的不理想。
所以，这类电容，标定为7个有效数字，我觉得不大有必要。5个或6个有效数字就足够了。
特别是那个等效的吸附电容，它表现出来的容抗，与损耗电阻有关。而绝缘体的损耗电阻温漂是非常大的。 有道理，本来还想给这个电容标上损耗值的，结果发现损耗的温漂比容量的温漂大很多，温度略有变化就能看出损耗值的变化，就作罢了。你说的电容非线性温漂，可能就包含了损耗值的温漂吧。一般电桥都是5位或者4位半的，给我这个电容标定或者用这个电容来做传递，还是很实用的。 太粗糙了，完全没有准确性可言。 支持DIY 因为你的是塑料外壳，所以贴铝箔纸的话，效果不会太大哦。 非理想电容器，存在漏电流、寄生电感，ESR，在不同测试频率，不同测试电平下，读数都不一样。
LS某几位大侠说对，薄膜电容器的介质老化是个问题…… 我讲过了，这个电容在电桥测试电平在0.1-1V之间调节时，读数没有变，我的电桥只有5位分辨率，要是分辨率是7位、8位可能会变吧。假设我们得到了一只理想电容器，因为我们没有理想的电桥，在电桥调节频点等测试条件后也未必会得到一致的读数。
我本来是想买个可调节容量的标准电容箱的，看过一些电容箱的指标和内部图片，除了可调节容量的方便性，其它方面也不优秀。介质问题，真空电容最优秀吧，就是容量太小，云母电容多个并联的方式也想过，可惜试验过云母电容的温漂也不小，除此之外，恐怕也就聚丙烯、聚苯乙烯等薄膜电容要好一些了吧。
DIY的这个“标准电容”，就我的用途而言，可以说达到了预期要求，也没花几个钱。再优秀的电容，稳定性也是没法跟那些金属箔电阻去比的，测试电容的仪表，也没法跟测试电阻的仪表去比，像我这个电桥是0.1%精度的，也算是比较好的吧，随便找个4位半、5位半的台表其电阻测量精度就可以秒杀我的电桥了。 分辨率和准度不是一回事。
我的LCR分辨率19999，但准度只有0.05% 精度0.05%算很好了，对电桥来说 下一步就应该解决精度的问题了。 今天突然降温，室内降到20度，电容读数1.1925，室外17度读数也是1.1925，而21-26度时一直1.1924，再高一点时也会跳出1.1925的读数，放到冰箱保鲜里面降到7度，读数1.1921，看来这个电容的温飘真的不是线性变化的。
精度问题随缘吧，要有更高精度的电桥才行。 试试一下， 外面先用隔热棉包裹，然后再使用高温胶带全部包住。
回 20楼(海湾大桥) 的帖子
好像，只有在特定的且给定的温度范围内，基准温漂才可能是线性的，电压基准也一样。 标准电容用云母电容做好点，精度高，温飘小。可惜价格贵，容量做不大，问了一下，最大做到0.01uF 试过云母电容，温漂并不小，这几天矿坛有600V0.5uF的大个云母电容在卖，每个18元。云母电容5%精度的常见，高精度还是要靠标定来实现。 这几天室内温度下降到16度，读数还能维持在1.1924，15度时偶尔调到1.1923 过年的时候这边特别冷，早上没有取暖的时候室温降到了8度左右，电桥最低出现过1.1921的读数，温度稍微回升就是1.1922 。。。 不要忽视测量仪器本身的温度系数，它也会造成读数变化的。建议先测定电容表的温度系数，这样可以有一个比较牢靠的参照。电容表用塑料袋包好防潮，放到冰箱的冷藏格里两小时以上。取出以后将温度表的热偶线插入电容表里面或紧贴电容表，位置要在尽量靠近表的基准处，然后将电容表接个稳定的电容器做参考。随后可以打开一个电子表格文档，记录每度下的容量，待到完全升温到室温，就可以计算温漂了。在夏天这个方法比较好，温度范围大，不需要专门的恒温箱。 快一年过去了，找出去年标定该电容的电桥再次测量这个“标准电容”，读数还是1.1924uF，环境温度25度左右。这个期间电桥没有做校准，测量那4个校准用的黑方块电阻，读数跟一年前一样。 很少见薄膜电容标年老化率的吧
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