Επέκταση της ικανότητας μέτρησης χωρητικότητας του Ψηφιακού Πολύμετρου
1 Online μέτρηση χωρητικότητας
Σύμφωνα με τη φύση των διαφορικών και ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, η μέτρηση της χωρητικότητας μπορεί να μετατραπεί σε μέτρηση τάσης.
Το τμήμα πυρήνα του κυκλώματος, CX/V, χρησιμοποιεί ένα απλό ενεργό διαφορικό αναστροφής RC και ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα. Ο ταλαντωτής Wien παράγει ένα σήμα AC σταθερής συχνότητας Vr, το οποίο διεγείρει το κύκλωμα μετατροπής CX/V για να αποκτήσει μια τάση εναλλασσόμενου ρεύματος V0 (V1) ανάλογη του CX, η οποία φιλτράρεται από ένα ζωνοπερατό φίλτρο δεύτερης τάξης για να φιλτράρετε σήματα διαφορετικά από τη σταθερή συχνότητα. Μετά την ακαταστασία, η τάση εξόδου DC V ανάλογη με το CX λαμβάνεται μετά από AC/DC. Όταν το σήμα AC Vr διεγείρει το κύκλωμα CX/V, η τάση εξόδου του αναστροφικού ολοκληρωτή
Δηλαδή, η μετρούμενη χωρητικότητα CX είναι ευθέως ανάλογη με την τάση εξόδου C{{0}}, πραγματοποιώντας έτσι τη μετατροπή του CX→V. Προκειμένου το βασικό εύρος χωρητικότητας να αντιστοιχεί στο εύρος 2V του ψηφιακού πολυμέτρου, η συχνότητα ταλάντωσης του ταλαντωτή Wien είναι 400Hz, η πραγματική τιμή της τάσης είναι 1V, το R1 είναι 20kΩ και το C1 είναι 0,1μF. Το R2 αλλάζει από 200Ω-2kΩ-20kΩ-200kΩ-2MΩ και το αντίστοιχο εύρος χωρητικότητας μέτρησης είναι 20μF-2μF-200nF{ {18}}nF-2nF.
2 Μέτρηση μικρής χωρητικότητας
Το γενικό ψηφιακό πολύμετρο τριάμισι ψηφίων έχει εύρος από 2000pF έως 20μF για τη μέτρηση της χωρητικότητας και είναι ανίσχυρο να μετρήσει μικροσκοπικές χωρητικότητες κάτω από 1pF. Σύμφωνα με τη μέθοδο χωρητικής αντίδρασης και χρησιμοποιώντας σήματα υψηλής συχνότητας, μπορεί να πραγματοποιηθεί η μέτρηση της μικροσκοπικής χωρητικότητας. Το διάγραμμα κυκλώματος μέτρησης φαίνεται στο Σχήμα 2. CX είναι η μετρούμενη χωρητικότητα και Rf είναι η αντίσταση ανάδρασης του ακροδέκτη αναστροφής. Όταν εισάγεται το ημιτονοειδές σήμα Vi με συχνότητα f, η σύνθετη αντίσταση που παρουσιάζεται στο CX και το κέρδος του λειτουργικού ενισχυτή είναι: όταν τα A και Rf είναι σταθερά, η συχνότητα ημιτονοειδούς σήματος f είναι αντιστρόφως ανάλογη της μετρούμενης χωρητικότητας CX. Για τη μέτρηση μικρών χωρητικοτήτων, χρησιμοποιούνται μετρήσεις σήματος υψηλής συχνότητας.
Η αρχή του κυκλώματος για την πραγματοποίηση της μέτρησης. Η διαδικασία μέτρησης είναι: το ημιτονοειδές σήμα υψηλής συχνότητας που παράγεται από τη γεννήτρια σήματος υψηλής συχνότητας εφαρμόζεται στον μετρούμενο πυκνωτή και το CX μετατρέπεται σε χωρητική αντίδραση Xc και στη συνέχεια το Xc μετατρέπεται σε σήμα τάσης AC μέσω της μετατροπής C/ACV. που ενισχύεται από τον ενισχυτή και εξέρχεται από τον μετασχηματιστή απομόνωσης. Στείλτε το στον ευαίσθητο στη φάση αποδιαμορφωτή για αποδιαμόρφωση. η άλλη είσοδος του ευαίσθητου στη φάση αποδιαμορφωτή είναι ένα τετράγωνο κύμα (δηλαδή, ένα αποδιαμορφωμένο σήμα) που παράγεται από ένα ημιτονοειδές κύμα υψηλής συχνότητας μέσω ενός μετατροπέα κυματομορφής και τα δύο σήματα εισόδου έχουν την ίδια συχνότητα και φάση. Το αποδιαμορφωμένο σήμα φιλτράρεται από ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης για να ληφθεί μια τάση DC ανάλογη με την τιμή του μετρούμενου πυκνωτή CX, η οποία αποστέλλεται στο βολτόμετρο DC για να εμφανίσει απευθείας το αποτέλεσμα της μέτρησης. Ο μετατροπέας κυματομορφής αποτελείται από έναν συγκριτή μηδενικής διασταύρωσης με μια αναστροφική είσοδο, η οποία μετατρέπει ένα τυπικό ημιτονοειδές κύμα υψηλής συχνότητας 1 MHz από έναν ταλαντωτή Wien σε ένα τυπικό αναστροφικό τετραγωνικό κύμα. Δεδομένου ότι η έξοδος του ευαίσθητου στη φάση αποδιαμορφωτή είναι μια παλμική τάση συνεχούς ρεύματος που περιέχει αρμονικές υψηλής συχνότητας, προκειμένου να ληφθεί μια σταθερή και σταθερή έξοδος τάσης συνεχούς ρεύματος, χρησιμοποιείται ένα φίλτρο τύπου π για να φιλτράρει τα αρμονικά στοιχεία. Τέλος, η αντίστοιχη μέση τάση αποστέλλεται στο βολτόμετρο DC. Προκειμένου το βασικό επίπεδο χωρητικότητας να αντιστοιχεί στο επίπεδο 2V του ψηφιακού πολύμετρου, η συχνότητα του ημιτονοειδούς σήματος υψηλής συχνότητας επιλέγεται ως 1MHz (εάν η συχνότητα είναι πολύ υψηλή, θα πρέπει να ληφθούν υπόψη οι παράμετροι κατανομής), η πραγματική τιμή της τάσης είναι 1V και το γινόμενο του συντελεστή ενίσχυσης του κυκλώματος και της αντίστασης ανάδρασης είναι Rf, οπότε το εύρος τάσης συνεχούς ρεύματος του ψηφιακού πολυμέτρου 200mV αντιστοιχεί σε εύρος χωρητικότητας 0,2pF και 200V αντιστοιχεί σε Εύρος χωρητικότητας 200 pF. Το εύρος μέτρησης είναι 10-4 έως 102 pF και η ανάλυση είναι 10-4pF.
