关于老版ut61e换积分电容所需要了解的内容

krisp

前段时间无意中看到ut61e的马甲tm861b只要180，买了一块回来瞎折腾，加了背光，增加了max/min（和hold键切换用），换了积分电容，换积分电容前，到处搜了下坛友的相关内容，又查了些资料，下面把我查的资料分享一下。

之前有看到坛友换积分电容找D值小的，也看到说介电吸收更重要，查到的资料做了些说明：

对于万用表里的积分电容，D 值（损耗因子）小很重要。还有一个比 D 值更关键的参数——介电吸收（Dielectric Absorption, DA）。

万用表里的积分电容用在双积分型 ADC（如 ICL7106/ICL7107、TC7107 等芯片）中。双积分 ADC 的工作原理决定了：

R 和 C 的绝对值会相互抵消——只要在正向积分和反向积分两个阶段中 RC 保持稳定不变，最终结果就与 C 的绝对值无关。

所以电容值是多少、介电常数是高是低，对测量精度几乎没有影响。你用一个 0.22μF 还是 0.47μF，只要 R 做相应调整就行。

真正关键的三个参数（按重要性排序）

1. 介电吸收（DA）——最重要

这是积分电容的头号杀手指标。介电吸收是指电容放电后，介质材料中"困住"的电荷会缓慢释放出来，相当于电容"记住了"上一次的电压。

在双积分 ADC 中，每次测量结束都会复零（放电），如果电容有介电吸收，上一次测量的残余电荷会叠加到下一次测量上，产生翻转误差（rollover error）——正量程和负量程的读数不对称。

经典芯片 TC7107 的数据手册里明确写了：

"CINT must have low dielectric absorption to minimize rollover error. A polypropylene capacitor is recommended."

2. D 值（损耗因子 / tanδ）——很重要

D 值反映电容在充放电过程中的能量损耗。D 值高意味着：

• 积分线性度变差（充放电曲线不是理想直线）
• 积分波形失真，直接影响 ADC 精度
• 通常 D 值低的电容，介电吸收也低，两者正相关
  

3. 温度稳定性——较重要

虽然 RC 的绝对值在双积分中会抵消，但那是建立在"两次积分过程中 RC 不变"的前提上。如果电容随温度漂移严重，而测量过程中温度又在变化，就会引入误差。

所以该选什么电容？

这就是为什么高端万用表（如 Fluke 87V、Keysight 34461A）的积分电容都用薄膜电容而不是陶瓷电容：

电容类型	D 值	介电吸收	适合做积分电容？
聚丙烯（CBB/PP）	~0.02%	~0.01%~0.02%	最佳选择，数据手册推荐
聚苯乙烯（PS）	~0.01%	~0.01%	极好但体积大、不耐高温
聚酯薄膜（Mylar/PET）	~0.5%	~0.3%~0.5%	凑合用，低端表常见
X7R 陶瓷	~2.5%	高（0.5%~2%）	不适合
Y5V 陶瓷	更高	非常高	完全不能用
铝电解	10%+	非常高	完全不能用

总结

万用表积分电容：D 值低很重要，但介电吸收（DA）低才是最核心的。这就是为什么聚丙烯薄膜电容是积分电容的标准选择——它的 D 值和 DA 都是各类电容中最低的。

如果你在维修或校准万用表，换积分电容时千万别用陶瓷电容替代薄膜电容，哪怕容值一样，精度也会明显变差。

电容的D值在不同频率也是有变化的，针对万用表里的双积分电容，应该看重哪个频率下的D值？

万用表积分电容应该关注低频（100~120Hz）甚至接近直流条件下的 D 值，而不是高频。

为什么是低频

双积分 ADC 的工作方式本质上是一个极慢的直流过程：

• 典型芯片（ICL7106/TC7107 等）时钟频率约 48 kHz
• 每次积分时间 = 1000 个时钟周期 ≈ 20 ms
• 积分波形是一个线性斜坡（恒流充电 → 恒流放电），电压缓慢上升再缓慢下降
• 信号的频率成分主要集中在几 Hz 到几十 Hz，基本是准直流
  

所以电容在工作时经历的不是高频充放电，而是秒级甚至亚秒级的缓慢电压变化。高频下的 D 值对这个过程几乎没有意义。

不同频率下 D 值的参考意义

测试频率	对积分电容的意义	说明
120 Hz	最关键的参考点	行业标准测试频率，datasheet 通常标注此值
1 kHz	有参考价值	很多薄膜电容也标 1 kHz 下的 D 值
10 kHz+	基本无关	积分过程不涉及这么高的频率
接近 DC	最贴近实际工况	但很少厂家标注这个频率的 D 值

实际选型的思路

对于聚丙烯（CBB/PP）这类积分电容标准选择：

• 120 Hz 下 D 值通常在 0.01%~0.02%（0.0001~0.0002）
• 这个值随频率变化很小——薄膜电容的 D 值在低频段非常平坦
• 所以你在 120 Hz 或 1 kHz 下测到的 D 值，基本就能代表它在积分工况下的表现
  

相比之下，陶瓷电容的 D 值不仅绝对值大，而且随频率和温度的变化也更剧烈，这也是它不适合做积分电容的原因之一。

比 D 值更该关注的

对于积分电容，D 值是一个间接指标。真正直接决定翻转误差（rollover error）的是介电吸收（DA）。好消息是，D 值低的薄膜电容，DA 通常也低——它们本质上反映的是同一件事（介质极化的可逆性）。所以如果你没有 DA 数据，用 120 Hz 下的 D 值作为替代筛选指标是合理的工程做法。

总结

积分电容看 120 Hz 下的 D 值就够了。这个频率最接近双积分 ADC 的实际工作频率，也是厂家 datasheet 最常标注的标准测试条件。高频下的 D 值对积分精度没有参考价值。

电容的介电吸收怎么测量？

介电吸收（Dielectric Absorption, DA）是可以用专门仪器测量的，而且测量方法也不止一种。

专用仪器

1. 介电吸收测试仪（DA Meter）

这是最直接的方案。最经典的仪器是：

John E. Fast 公司的 DA 测试仪（Fast DA Meter）

• 这是业界公认的介电吸收测量标准设备
• 测量原理：先给电容充电到额定电压，保持一段时间让介质充分极化，然后快速短路放电（通常 1~10 秒），断开短路后测量电容在指定时间内（通常 100 秒）恢复出的残余电压
• DA 值 = 残余电压 / 充电电压 × 100%
• 可以直接读出 DA 百分比，精度很高
  

Sohm dielectric absorption bridge

• 一种更老的经典电桥式测量设备，用于科研级测量
  

2. 通用设备搭建测量电路

如果没有专用 DA 测试仪，可以用以下通用仪器组合搭建测试：

设备	作用
高精度直流电源	给电容充电到指定电压
MOSFET 或继电器开关	精确控制充电、放电、测量三个阶段的时间
高输入阻抗电压表/静电计	测量放电后的残余电压（需要 >10 GΩ 输入阻抗）
示波器	观察残余电压的恢复波形

基本测量流程：

• 充电阶段： 给电容充电到额定电压，保持足够长时间（如 1 小时），让介质充分极化
• 放电阶段： 短路放电固定时间（如 10 秒）
• 测量阶段： 断开短路，在 100 秒内测量电容两端恢复出的电压
  

3. 数字静电计 / 皮安表

如 Keithley 6517B（静电计/高阻计）：

• 输入阻抗极高（>200 TΩ）
• 可以精确测量 pA 级残余电流或 mV 级残余电压
• 很多实验室用这类仪器来搭建 DA 测量平台
  

测量标准

国际上对 DA 的测量有明确的标准方法：

• IEC 60384-1（固定电容器通用规范）：规定了 DA 的测试条件和方法
• MIL-PRF-55681（军用陶瓷电容规范）：规定了军用级 DA 测试要求
• ASTM D150（固体电绝缘材料测试标准）：介质吸收的标准测试方法
  

标准测试条件通常是：

• 充电电压 = 额定直流电压
• 充电时间 = 1 小时（部分标准为 60 分钟）
• 放电时间 = 10 秒（短路）
• 读数时间 = 放电后 100 秒
  

典型 DA 值参考

电容类型	典型 DA 值
聚苯乙烯（PS）	0.01% ~ 0.02%
聚丙烯（PP/CBB）	0.01% ~ 0.05%
特氟龙（PTFE）	< 0.01%
聚酯薄膜（PET）	0.3% ~ 0.5%
X7R 陶瓷	0.5% ~ 2%
Y5V 陶瓷	1% ~ 5%
铝电解	5% ~ 20%+
钽电解	2% ~ 10%

如果想简单评估

对于万用表维修或电子爱好者来说，买一台专用 DA 测试仪成本较高（几千到上万美元）。更实际的做法是：

自己搭一个简易测试电路：

• 一个可调直流电源
• 一个 MOSFET（由单片机或定时器控制）
• 一台高输入阻抗的数字万用表（>10 MΩ 就行，精度要求不高的话）
• 按"充电 → 放电 → 读数"三步操作
  

虽然精度比不上专用设备，但足够区分聚丙烯电容和陶瓷电容的 DA 差异了。

最后，CBB电容是一个好的选择，另外WIMA的MKP电容也很不错，有10%和5%两种精度，选5%精度的，另，WIMA有假货，注意区分

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