Kapacitansmåling Funktion Udvidelse af digitalt multimeter
1. Online måling af kapacitans
Ifølge egenskaberne af differentielle integrale kredsløb kan måling af kapacitans konverteres til spændingsmåling.
Kernedelen af kredsløbet CX/V anvender et simpelt aktivt RC omvendt differentierings- og integrationskredsløb. Wen-oscillatoren genererer et AC-signal Vr med fast frekvens, som exciterer CX/V-konverteringskredsløbet for at opnå en AC-spænding V0 (V1) proportional med CX. Efter at være blevet filtreret af et andenordens båndpasfilter for at fjerne urenheder uden for den faste frekvens, opnås AC/DC-udgangsspændingen V proportional med CX. Når AC-signalet Vr exciterer CX/V-kredsløbet, er udgangsspændingen for den inverterende integrator
Det vil sige, at den målte kapacitans CX er proportional med udgangsspændingen C0, hvorved der opnås CX → V konvertering. For at matche kapacitans-grundniveauet med 2V-niveauet på det digitale multimeter, vælges Wen-oscillatorens oscillationsfrekvens som 400Hz, den effektive spændingsværdi er 1V, R1 er indstillet til 20k Ω, og C1 er indstillet til 0,1 μ F. R2 varierer fra 200 Ω -200 0k Ω -200 Ω. Ω -2M Ω, svarende til et målt kapacitansområde på 20 μ F-2 μ F-200nF-20nF-2nF.
2. Mål små kondensatorer
Rækkevidden af et typisk tre og et halvt ciffer-multimeter til måling af kapacitans er 2000pF til 20 μF, og det er magtesløst til måling af små kondensatorer under 1pF. Ifølge kapacitansimpedansmetoden og ved hjælp af højfrekvente signaler er det muligt at måle små kondensatorer. Målekredsløbsdiagrammet er vist i figur 2. CX er den målte kapacitans, og Rf er feedbackmodstanden i den inverterende ende. Når indgangsfrekvensen for sinussignalet Vi er f, er impedansen præsenteret på CX og forstærkningen af operationsforstærkeren: når A og Rf er konstante, er frekvensen af sinussignalet f omvendt proportional med den målte kapacitans CX. For at måle mindre kondensatorer skal du bruge højfrekvente signaler til måling.
Blokdiagrammet for kredsløbsprincippet til måling er vist i figur 2 (b). Måleprocessen er som følger: det højfrekvente sinussignal, der genereres af højfrekvenssignalgeneratoren, påføres den målte kondensator, CX konverteres til kapacitansimpedans Xc, og derefter konverteres Xc til et vekselspændingssignal gennem C/ACV-konvertering, forstærket af en forstærker, og outputtet fra en isolationsfasetransformator sendes til en isolationsfasetransformer til demodulation; Den anden indgang på den fasefølsomme demodulator er en firkantbølge (dvs. demodulationssignal) genereret af en højfrekvent sinusbølge gennem en bølgeformkonverter, og de to indgangssignaler er af samme frekvens og fase. Det demodulerede signal filtreres af et lavpasfilter for at opnå en DC-spænding proportional med den målte kapacitans CX-værdi, som derefter sendes til et DC-voltmeter for direkte visning af måleresultatet. Bølgeformkonverteren består af en nulkrydsningskomparator med inverterende input, som konverterer standard 1MHz højfrekvent sinusbølge fra Wen-oscillatoren til en standard inverteret firkantbølge. På grund af den kendsgerning, at udgangen af den fasefølsomme demodulator er en pulserende jævnspænding indeholdende højfrekvente harmoniske, bruges et filter af π-typen til at frafiltrere harmoniske komponenter for at opnå en stabil og konstant jævnspændingsudgang.
Send derefter den tilsvarende gennemsnitsspændingsværdi til DC-voltmeteret. For at svare til det grundlæggende kapacitansområde med 2V-området for det digitale multimeter, vælges frekvensen af det højfrekvente sinussignal som 1MHz (fordelingsparametre bør overvejes, hvis frekvensen er for høj), den effektive værdi af spændingen er 1V, og produktet af kredsløbets forstærkningsfaktor og feedbackmodstand Rf er. Derfor er DC-spændingsområdet for det digitale multimeter 200mV, svarende til et kapacitansområde på 0,2pF, og 200V svarer til et kapacitansområde på 200pF. Måleområdet er 10-4-102pF, og opløsningen er 10-4pF.
