Utvidgning av kapacitansmätningskapacitet i digitala multimetrar
1. Onlinemätning av kapacitans
Enligt egenskaperna hos differentiella integrerade kretsar kan mätningen av kapacitans omvandlas till spänningsmätning.
Kärndelen av kretsen CX/V använder en enkel aktiv RC invers differentierings- och integrationskrets. Wen-oscillatorn genererar en växelströmssignal Vr med fast frekvens, som exciterar CX/V-omvandlingskretsen för att erhålla en växelspänning V0 (V1) proportionell mot CX. Efter att ha filtrerats av ett andra-bandpassfilter för att avlägsna föroreningar utanför den fasta frekvensen, erhålls AC/DC-utgångsspänningen V proportionell mot CX. När AC-signalen Vr exciterar CX/V-kretsen är utgångsspänningen från den inverterande integratorn
Det vill säga, den uppmätta kapacitansen CX är proportionell mot utspänningen C0, vilket uppnår CX → V-omvandling. För att matcha kapacitansens grundnivå med 2V-nivån för den digitala multimetern väljs oscillationsfrekvensen för Wen-oscillatorn till 400Hz, det effektiva spänningsvärdet är 1V, R1 är inställt på 20k Ω och C1 är inställt på 0,1 μ F. R2 varierar från 200 0k Ω -200 0k Ω Ω -2M Ω, motsvarande ett uppmätt kapacitansområde på 20 μ F-2 μ F-200nF-20nF-2nF.
2. Mät små kondensatorer
Räckvidden för en typisk tre och en halv siffrig multimeter för att mäta kapacitans är 2000pF till 20 μF, och den är kraftlös för att mäta små kondensatorer under 1pF. Enligt kapacitansimpedansmetoden och med hjälp av hög-signaler är det möjligt att mäta små kondensatorer. Mätkretsschemat visas i figur 2. CX är den uppmätta kapacitansen och Rf är återkopplingsmotståndet vid den inverterande änden. När infrekvensen för sinussignalen Vi är f, är impedansen som presenteras på CX och operationsförstärkarens förstärkning: när A och Rf är konstanta är frekvensen för sinussignalen f omvänt proportionell mot den uppmätta kapacitansen CX. För att mäta mindre kondensatorer, använd högfrekventa-signaler för mätning.
Blockschemat för kretsprincipen för mätning visas i figur 2 (b). Mätningsprocessen är som följer: den hög-sinussignal som genereras av den högfrekventa signalgeneratorn appliceras på den uppmätta kondensatorn, CX omvandlas till kapacitansimpedans Xc, och sedan omvandlas Xc till en växelspänningssignal genom C/ACV-omvandling, förstärks av en förstärkare, och utgången från en isolator sänds till en isolator för att sända fasavskiljare. demodulering; Den andra ingången till den faskänsliga demodulatorn är en fyrkantsvåg (dvs. demodulationssignal) genererad av en hög-sinusvåg genom en vågformsomvandlare, och de två insignalerna har samma frekvens och fas. Den demodulerade signalen filtreras av ett låg-passfilter för att erhålla en DC-spänning proportionell mot det uppmätta kapacitansvärdet CX, som sedan skickas till en DC-voltmeter för direkt visning av mätresultatet. Vågformsomvandlaren består av en nollgenomgångskomparator med inverterande ingång, som omvandlar den vanliga 1MHz högfrekventa-sinusvågen från Wen-oscillatorn till en vanlig inverterad fyrkantvåg. På grund av det faktum att utsignalen från den faskänsliga demodulatorn är en pulserande likspänning som innehåller hög-frekvensövertoner, används ett filter av typen π - för att filtrera bort övertonskomponenter för att erhålla en stabil och konstant likspänningsutgång. Skicka slutligen motsvarande medelspänningsvärde till DC-voltmetern. För att motsvara det grundläggande kapacitansområdet med 2V-området för den digitala multimetern, väljs frekvensen för den hög-sinussignalen som 1MHz (fördelningsparametrar bör beaktas om frekvensen är för hög), spänningens effektiva värde är 1V, och produkten av kretsens förstärkningsfaktor och återkopplingsresistans Rf är. Därför är DC-spänningsområdet för den digitala multimetern 200mV, vilket motsvarar ett kapacitansintervall på 0,2pF, och 200V motsvarar ett kapacitansintervall på 200pF. Mätområdet är 10-4-102pF, och upplösningen är 10-4pF. Mätnoggrannheten är
