Digitālā multimetra kapacitātes mērīšanas funkcijas paplašināšana
1. Tiešsaistes kapacitātes mērīšana
Saskaņā ar diferenciālo integrālo ķēžu īpašībām kapacitātes mērījumu var pārvērst sprieguma mērīšanā.
Ķēdes CX/V galvenā daļa izmanto vienkāršu aktīvo RC apgrieztās diferenciācijas un integrācijas ķēdi. Wen oscilators ģenerē fiksētas frekvences maiņstrāvas signālu Vr, kas ierosina CX/V konversijas ķēdi, lai iegūtu maiņstrāvas spriegumu V0 (V1), kas ir proporcionāls CX. Pēc filtrēšanas ar otrās kārtas frekvenču joslas filtru, lai noņemtu piemaisījumus ārpus fiksētās frekvences, tiek iegūts maiņstrāvas/līdzstrāvas izejas spriegums V, kas ir proporcionāls CX. Kad maiņstrāvas signāls Vr ierosina CX/V ķēdi, invertējošā integratora izejas spriegums ir
Tas nozīmē, ka izmērītā kapacitāte CX ir proporcionāla izejas spriegumam C0, tādējādi panākot CX → V konversiju. Lai saskaņotu kapacitātes pamatlīmeni ar digitālā multimetra 2V līmeni, Wen oscilatora svārstību frekvence ir izvēlēta kā 400Hz, efektīvā sprieguma vērtība ir 1V, R1 ir iestatīts uz 20k Ω un C1 ir iestatīts uz 0,1 μF. R2 mainās no -20kΩ -20kΩ. Ω -2M Ω, kas atbilst izmērītajam kapacitātes diapazonam 20 μ F-2 μ F-200nF-20nF-2nF.
2. Izmēriet mazos kondensatorus
Tipiska trīsarpus ciparu multimetra diapazons kapacitātes mērīšanai ir no 2000 pF līdz 20 μF, un tas ir bezspēcīgs mazu kondensatoru mērīšanai zem 1 pF. Saskaņā ar kapacitātes pretestības metodi un izmantojot augstfrekvences signālus, ir iespējams izmērīt mazus kondensatorus. Mērījumu shēmas shēma ir parādīta 2. attēlā. CX ir izmērītā kapacitāte, un Rf ir atgriezeniskās saites rezistors invertējošā galā. Ja sinusa signāla Vi ieejas frekvence ir f, CX uzrādītā pretestība un darbības pastiprinātāja pastiprinājums ir: kad A un Rf ir nemainīgi, sinusa signāla f frekvence ir apgriezti proporcionāla izmērītajai kapacitātei CX. Lai mērītu mazākus kondensatorus, izmantojiet augstfrekvences signālus.
Mērīšanas shēmas principa blokshēma ir parādīta 2. (b) attēlā. Mērīšanas process ir šāds: augstfrekvences signāla ģeneratora ģenerētais augstfrekvences sinusa signāls tiek pievadīts izmērītajam kondensatoram, CX tiek pārveidots par kapacitātes pretestību Xc, un pēc tam Xc tiek pārveidots maiņstrāvas sprieguma signālā, izmantojot C/ACV pārveidošanu, pastiprina ar pastiprinātāju, un demodulatora izeja ir demodulācijas fāzes izvade; Otra fāzes jutīgā demodulatora ieeja ir kvadrātveida vilnis (ti, demodulācijas signāls), ko ģenerē augstfrekvences sinusoidāls vilnis caur viļņu formas pārveidotāju, un abiem ieejas signāliem ir vienāda frekvence un fāze. Demodulētais signāls tiek filtrēts ar zemas caurlaidības filtru, lai iegūtu līdzstrāvas spriegumu, kas ir proporcionāls izmērītajai kapacitātes CX vērtībai, kas pēc tam tiek nosūtīts uz līdzstrāvas voltmetru, lai tiešai parādītu mērījumu rezultātu. Viļņu formas pārveidotājs sastāv no nulles šķērsošanas komparatora ar invertējošu ieeju, kas pārveido standarta 1MHz augstfrekvences sinusoidālo vilni no Wen oscilatora par standarta apgriezto kvadrātveida vilni. Sakarā ar to, ka fāzes jutīgā demodulatora izeja ir pulsējošs līdzstrāvas spriegums, kas satur augstfrekvences harmonikas, harmonisko komponentu filtrēšanai tiek izmantots π tipa filtrs, lai iegūtu stabilu un nemainīgu līdzstrāvas sprieguma izeju.
Pēc tam nosūtiet atbilstošo vidējo sprieguma vērtību līdzstrāvas voltmetram. Lai bāzes kapacitātes diapazons atbilstu digitālā multimetra 2V diapazonam, augstfrekvences sinusa signāla frekvence tiek izvēlēta kā 1MHz (ja frekvence ir pārāk augsta, jāņem vērā sadales parametri), sprieguma efektīvā vērtība ir 1 V, un ķēdes pastiprinājuma koeficienta un atgriezeniskās saites pretestības reizinājums ir Rf. Tāpēc digitālā multimetra līdzstrāvas sprieguma diapazons ir 200 mV, kas atbilst kapacitātes diapazonam 0,2 pF, un 200 V atbilst kapacitātes diapazonam 200 pF. Mērījumu diapazons ir 10-4-102pF, un izšķirtspēja ir 10-4pF.
