Utvidgning av den digitala multimeterns kapacitansmätningsförmåga
1 Kapacitansmätning online
Beroende på karaktären hos differential- och integralkretsar kan mätningen av kapacitans omvandlas till spänningsmätning.
Kärndelen av kretsen, CX/V, använder en enkel aktiv RC-inverterande differential- och integralkrets. Wien Oscillator genererar en växelströmssignal Vr med fast frekvens, som exciterar CX/V-omvandlingskretsen för att erhålla en växelspänning V0 (V1) proportionell mot CX, som filtreras av ett andra ordningens bandpassfilter för att filtrera bort andra signaler än den fasta frekvensen. Efter kluttern erhålls DC-utgångsspänningen V proportionell mot CX efter AC/DC. När AC-signalen Vr exciterar CX/V-kretsen, utgångsspänningen från den inverterande integratorn
Det vill säga, den uppmätta kapacitansen CX är direkt proportionell mot utspänningen C{{0}}, vilket realiserar omvandlingen av CX→V. För att få det grundläggande kapacitansområdet att motsvara 2V-området för den digitala multimetern, är oscillationsfrekvensen för Wienoscillatorn 400Hz, det effektiva värdet på spänningen är 1V, R1 är 20kΩ och C1 är 0,1μF. R2 ändras från 200Ω-2kΩ-20kΩ-200kΩ-2MΩ, och motsvarande mätkapacitansintervall är 20μF-2μF-200nF{ {18}}nF-2nF.
2 Mätning av liten kapacitans
Den allmänna tre-och-en-halvsiffriga digitala multimetern har ett intervall på 2000pF till 20μF för att mäta kapacitans, och den är maktlös att mäta små kapacitanser under 1pF. Enligt den kapacitiva reaktansmetoden och med hjälp av högfrekventa signaler kan mätningen av liten kapacitans realiseras. Mätkretsschemat visas i figur 2. CX är den uppmätta kapacitansen och Rf är återkopplingsresistansen för den inverterande terminalen. När den sinusformade signalen Vi med frekvens f matas in, är impedansen som presenteras på CX och operationsförstärkarens förstärkning: när A och Rf är konstanta är den sinusformade signalfrekvensen f omvänt proportionell mot den uppmätta kapacitansen CX. För att mäta små kapacitanser används högfrekventa signalmätningar.
Kretsprincipen för att realisera mätningen. Mätningsprocessen är: den högfrekventa sinusformade signalen som genereras av högfrekvenssignalgeneratorn appliceras på den uppmätta kondensatorn, och CX omvandlas till kapacitiv reaktans Xc, och sedan omvandlas Xc till AC-spänningssignal genom C/ACV-omvandling, som förstärks av förstärkaren och matas ut av isolationstransformatorn. Skicka den till den faskänsliga demodulatorn för demodulering; den andra ingången på den faskänsliga demodulatorn är en fyrkantsvåg (det vill säga en demodulerad signal) genererad av en högfrekvent sinusvåg genom en vågformsomvandlare, och de två insignalerna har samma frekvens och fas. Den demodulerade signalen filtreras av ett lågpassfilter för att erhålla en DC-spänning proportionell mot värdet på den uppmätta kondensatorn CX, som skickas till DC-voltmetern för att direkt visa mätresultatet. Vågformsomvandlaren består av en nollgenomgångskomparator med en inverterande ingång, som omvandlar en standard 1MHz högfrekvent sinusvåg från en Wien-oscillator till en standardinverterande fyrkantsvåg. Eftersom utsignalen från den faskänsliga demodulatorn är en pulserande likspänning som innehåller högfrekventa övertoner, används ett filter av π-typ för att filtrera bort de övertonskomponenter för att erhålla en stabil och konstant likspänningsutgång. Slutligen skickas motsvarande medelspänning till DC-voltmetern. För att få den grundläggande kapacitansnivån att motsvara 2V-nivån för den digitala multimetern, väljs frekvensen för den högfrekventa sinusformade signalen som 1MHz (om frekvensen är för hög bör fördelningsparametrarna beaktas), det effektiva värdet av spänningen är 1V, och produkten av kretsens förstärkningsfaktor och återkopplingsresistansen Rf är, så Den digitala multimeterns DC-spänningsområde på 200mV motsvarar ett kapacitansintervall på 0,2pF, och 200V motsvarar en kapacitansintervall på 200pF. Mätområdet är 10-4 till 102pF och upplösningen är 10-4pF.
