Digitālo multimetru kapacitātes mērīšanas funkcijas paplašināšana
Pamatojoties uz diferenciālo un integrālo ķēžu raksturlielumiem, kapacitātes mērījumus var pārvērst sprieguma mērījumos.
Galvenā CX/V konversijas ķēde izmanto vienkāršu aktīvu invertējošu RC diferenciāli un integrālo konfigurāciju. Vīnes tilta oscilators ģenerē an
Maiņstrāvas atsauces signāls Vr ar fiksētu frekvenci, kas ierosina CX/V konversijas ķēdi un rada maiņstrāvas izejas spriegumu V0(V1) proporcionālu kapacitātei CX. Pēc traucējumu signālu filtrēšanas ārpus fiksētās frekvences, izmantojot otrās kārtas frekvenču joslas filtru, signāls iet caur maiņstrāvas/līdzstrāvas pārveidotāju, lai iegūtu līdzstrāvas izejas spriegumu V, kas ir proporcionāls CX.
Kad maiņstrāvas signāls Vr virza CX/V ķēdi, invertējošā integratora izejas spriegums ir proporcionāls izmērītajai kapacitātei CX. Tas realizē pārveidošanu no kapacitātes CX uz spriegumu.
Lai saskaņotu pamata kapacitātes diapazonu ar digitālā multimetra 2 V sprieguma diapazonu, Wien tilta oscilators ir iestatīts uz 400 Hz ar RMS spriegumu 1 V; un C1=0.1 μF. Pretestība R2 ir pārslēdzama starp un , kas atbilst kapacitātes mērīšanas diapazoniem attiecīgi 20 μF, 2 μF, 200 nF, 20 nF un 2 nF.
2 Mazas kapacitātes mērīšana
Parastajiem 3½ ciparu digitālajiem multimetriem kapacitātes mērīšanas diapazons ir no 2000 pF līdz 20 μF, un tie nevar izmērīt mazas kapacitātes, kas ir mazākas par 1 pF. Izmantojot kapacitatīvās pretestības metodi ar augstfrekvences ierosmi, var izmērīt īpaši mazas kapacitātes. Mērījumu ķēde ir parādīta 2. attēlā, kur CX ir izmērītā kapacitāte un Rf ir atgriezeniskās saites rezistors pie invertējošās ieejas.
Kad tiek pielietots sinusoidālais signāls Vi ar frekvenci f, visā CX parādās kapacitatīvā pretestība. Attiecīgi tiek noteikts operacionālā pastiprinātāja pastiprinājums. Ar fiksētu pastiprinājuma un atgriezeniskās saites pretestību signāla frekvence f ir apgriezti proporcionāla izmērītajai kapacitātei CX. Tāpēc ļoti mazu kapacitātes mērīšanai tiek pieņemti augstfrekvences signāli.
Mērīšanas principa funkcionālā blokshēma ir parādīta 2(b) attēlā. Mērīšanas laikā: augstfrekvences sinusoidāls signāls, ko ģenerē oscilators, tiek pielietots CX; kapacitāte tiek pārveidota par kapacitatīvo reaktivitāti XC; C/ACV pārveidotājs pārveido XC maiņstrāvas spriegumā, ko pastiprina un izolē transformators, pirms tiek nosūtīts uz fāzi jutīgu demodulatoru.
Otrā demodulatora ievade ir kvadrātveida vilnis, ko iegūst, veidojot augstfrekvences sinusoidālo vilni caur viļņu formas pārveidotāju; abiem ieejas signāliem ir vienāda frekvence un fāze. Demodulētais signāls iziet cauri zemas caurlaidības filtru, lai radītu līdzstrāvas spriegumu, kas ir proporcionāls CX, kas pēc tam tiek parādīts tieši uz līdzstrāvas voltmetra.
Viļņu formas pārveidotājs sastāv no invertējoša nulles šķērsošanas komparatora, kas pārveido standarta 1 MHz sinusoidālo vilni no Wien oscilatora par stabilu apgrieztu kvadrātveida vilni. Tā kā demodulatora izeja ir pulsējoša līdzstrāva, kas satur augstfrekvences harmonikas, π tipa filtru izmanto, lai nomāktu pulsācijas komponentus un nodrošinātu vienmērīgu, vienmērīgu līdzstrāvas spriegumu skaitītājam.
Lai saskaņotu kapacitātes diapazonus ar multimetra 2 V sprieguma diapazonu, augstfrekvences signāls ir iestatīts uz 1 MHz (pārāk augstas frekvences radīs parazītiskus parametrus) ar RMS spriegumu 1 V. Ķēdes pastiprinājuma un atgriezeniskās saites pretestības reizinājums ir konfigurēts tā, lai multimetra 200 mV līdzstrāvas diapazons atbilstu, un 0 līdzstrāvas diapazons2 pF atbilst. 200 pF. Kopējais mērījumu diapazons ir no 10–4 pF līdz 102 pF ar izšķirtspēju 10–4 pF.
