Udvidelse af det digitale multimeters kapacitansmålingsevne
1 Online kapacitansmåling
Målingen af kapacitans kan omdannes til en måling af spænding afhængigt af karakteristikaene for differentielle og integrerede kredsløb.
Ved at bruge et ligetil aktivt RC-inverterende differential- og integralkredsløb fungerer kredsløbets centrale komponent, CX/V. CX/V-konverteringskredsløbet exciteres af et fastfrekvent AC-signal fra Wien-oscillatoren for at producere en AC-spænding V0 (V1) proportional med CX. Denne spænding filtreres derefter af et andenordens båndpasfilter for at fjerne andre signaler end den faste frekvens. Efter rod bruges AC/DC til at give en DC-udgangsspænding V proportional med CX. CX/V-kredsløbet exciteres af AC-signalet Vr, og den inverterende integrators udgangsspænding ændres som følge heraf.
Med andre ord realiseres konverteringen af CX til V, da den målte kapacitans CX er direkte proportional med udgangsspændingen C{{0}}. Wien-oscillatorens 400Hz oscillationsfrekvens, 1V effektiv spænding, 20k modstand R1 og 0,1F kapacitans C1 skal alle være til stede for at det grundlæggende kapacitansområde passer til 2V-området for det digitale multimeter. Målekapacitansområdet for R2 ændres fra 200-2k-200k-200k-2M til 20F-2F-200nF{{17} }nF-2nF.
2 Måling af lille kapacitans
Det generelle tre-en-halv-cifrede digitale multimeter har en rækkevidde på 2000pF til 20μF til måling af kapacitans, og det er magtesløst at måle små kapacitanser under 1pF. Ifølge den kapacitive reaktansmetode og ved hjælp af højfrekvente signaler kan måling af lille kapacitans realiseres. Målekredsløbsdiagrammet er vist i figur 2. CX er den målte kapacitans, og Rf er feedbackmodstanden for den inverterende terminal. Når det sinusformede signal Vi med frekvens f er input, er impedansen præsenteret på CX og forstærkningen af operationsforstærkeren: når A og Rf er konstante, er den sinusformede signalfrekvens f omvendt proportional med den målte kapacitans CX. For at måle små kapacitanser anvendes højfrekvente signalmålinger.
Det højfrekvente sinusformede signal, der genereres af højfrekvente signalgeneratoren, påføres den målte kondensator, og CX konverteres til kapacitiv reaktans Xc, og derefter konverteres Xc til AC-spændingssignal gennem C/ACV-konvertering, som forstærkes af forstærker, og outputtet fra isolationstransformatoren sendes til den fasefølsomme Demodulator demodulation; den anden indgang på den fasefølsomme demodulator er en firkantbølge (det vil sige et demoduleret signal) genereret af en højfrekvent sinusbølge gennem en bølgeformkonverter, og de to indgangssignaler har samme frekvens og fase. Det demodulerede signal filtreres af et lavpasfilter for at opnå en DC-spænding proportional med værdien af den målte kondensator CX, som sendes til DC-voltmeteret for direkte at vise måleresultatet. Bølgeformkonverteren består af en nulkrydsningskomparator med en inverterende input, som konverterer en standard 1MHz højfrekvent sinusbølge fra en Wien-oscillator til en standard inverterende firkantbølge. Da udgangen af den fasefølsomme demodulator er en pulserende jævnspænding indeholdende højfrekvente harmoniske, for at opnå en stabil og konstant jævnspændingsudgang, bruges et filter af π-typen til at bortfiltrere de harmoniske komponenter. Til sidst sendes den tilsvarende gennemsnitsspænding til DC-voltmeteret. For at få det grundlæggende kapacitansniveau til at svare til 2V-niveauet på det digitale multimeter, vælges frekvensen af det højfrekvente sinusformede signal som 1MHz (hvis frekvensen er for høj, skal fordelingsparametrene tages i betragtning), den effektive værdi af spændingen er 1V, og produktet af kredsløbets forstærkningsfaktor og tilbagekoblingsmodstanden Rf er, så Det digitale multimeters DC-spændingsområde på 200mV svarer til et kapacitansområde på 0,2pF, og 200V svarer til en kapacitansområde på 200pF. Måleområdet er 10-4 til 102pF, og opløsningen er 10-4pF.
