Расширение функций измерения емкости цифрового мультиметра
1. Онлайн измерение емкости
Согласно свойствам дифференциальных интегральных схем измерение емкости можно преобразовать в измерение напряжения.
Основная часть схемы CX/V использует простую активную RC-схему обратного дифференцирования и интегрирования. Генератор Вэня генерирует сигнал переменного тока фиксированной частоты Vr, который возбуждает схему преобразования CX/V для получения переменного напряжения V0 (V1), пропорционального CX. После фильтрации полосовым фильтром второго порядка для удаления примесей за пределами фиксированной частоты получается выходное напряжение переменного/постоянного тока V, пропорциональное CX. Когда сигнал переменного тока Vr возбуждает цепь CX/V, выходное напряжение инвертирующего интегратора равно
То есть измеренная емкость CX пропорциональна выходному напряжению C0, что обеспечивает преобразование CX → V. Чтобы согласовать базовый уровень емкости с уровнем 2 В цифрового мультиметра, частота колебаний генератора Вэна выбирается равной 400 Гц, эффективное значение напряжения составляет 1 В, R1 устанавливается на 20 кОм, а C1 устанавливается на 0,1 мкФ. диапазон емкости 20 мкF-2 мк Ф-200нФ-20нФ-2нФ.
2. Измерьте малые конденсаторы
Диапазон типичного трех с половиной разрядного мультиметра для измерения емкости составляет от 2000 пФ до 20 мкФ, и он бессилен для измерения небольших конденсаторов емкостью ниже 1 пФ. Емкостно-импедансным методом и с помощью высокочастотных сигналов можно измерить конденсаторы малой емкости. Принципиальная схема измерения показана на рисунке 2. CX — измеряемая емкость, а Rf — резистор обратной связи на инвертирующем конце. Когда входная частота синусоидального сигнала Vi равна f, импеданс, представленный на CX, и коэффициент усиления операционного усилителя равны: когда A и Rf постоянны, частота синусоидального сигнала f обратно пропорциональна измеренной емкости CX. Для измерения конденсаторов меньшего размера используйте для измерения высокочастотные сигналы.
Блок-схема принципа измерения показана на рисунке 2 (б). Процесс измерения заключается в следующем: высокочастотный синусоидальный сигнал, генерируемый генератором высокочастотных сигналов, подается на измеряемый конденсатор, СХ преобразуется в емкостное сопротивление Хс, а затем Хс преобразуется в сигнал переменного напряжения путем преобразования C/ACV, усиливается усилителем, а выходной сигнал разделительного трансформатора поступает на фазочувствительный демодулятор для демодуляции; Другим входом фазочувствительного демодулятора является прямоугольная волна (т. е. сигнал демодуляции), генерируемая высокочастотной синусоидальной волной через преобразователь формы сигнала, и два входных сигнала имеют одинаковую частоту и фазу. Демодулированный сигнал фильтруется фильтром нижних частот для получения напряжения постоянного тока, пропорционального измеренному значению емкости CX, которое затем отправляется на вольтметр постоянного тока для непосредственного отображения результата измерения. Преобразователь сигналов состоит из компаратора пересечения нуля с инвертирующим входом, который преобразует стандартную высокочастотную синусоидальную волну частотой 1 МГц от генератора Вэня в стандартную инвертированную прямоугольную волну. В связи с тем, что на выходе фазочувствительного демодулятора находится пульсирующее напряжение постоянного тока, содержащее высокочастотные гармоники, для фильтрации гармонических составляющих используется фильтр π-типа с целью получения стабильного и постоянного выходного напряжения постоянного тока.
Затем отправьте соответствующее среднее значение напряжения на вольтметр постоянного тока. Чтобы основной диапазон емкостей соответствовал диапазону 2 В цифрового мультиметра, частота высокочастотного синусоидального сигнала выбирается равной 1 МГц (параметры распределения следует учитывать, если частота слишком высока), эффективное значение напряжения составляет 1 В, а произведение коэффициента усиления схемы и сопротивления обратной связи Rf составляет. Таким образом, диапазон напряжения постоянного тока цифрового мультиметра составляет 200 мВ, что соответствует диапазону емкости 0,2 пФ, а 200 В соответствует диапазону емкости 200 пФ. Диапазон измерения 10-4-102пФ, разрешение 10-4пФ.
