Разширяване на възможностите за измерване на капацитет на цифровия мултиметър
1 Онлайн измерване на капацитет
Измерването на капацитет може да се трансформира в измерване на напрежение в зависимост от характеристиките на диференциалните и интегралните вериги.
Използвайки проста активна RC инвертираща диференциална и интегрална верига, централният компонент на веригата, CX/V, работи. Веригата за преобразуване на CX/V се възбужда от променливотоков сигнал с фиксирана честота от осцилатора на Wien, за да се получи променливотоково напрежение V0 (V1), пропорционално на CX. След това това напрежение се филтрира от лентов филтър от втори ред, за да се премахнат сигнали, различни от фиксираната честота. След бъркотията AC/DC се използва за осигуряване на DC изходно напрежение V, пропорционално на CX. Веригата CX/V се възбужда от AC сигнала Vr и в резултат на това изходното напрежение на инвертиращия интегратор се променя.
С други думи, преобразуването на CX във V се осъществява, тъй като измереният капацитет CX е право пропорционален на изходното напрежение C{{0}}. 400Hz честота на трептене на осцилатора Wien, 1V ефективно напрежение, 20k съпротивление R1 и 0,1F капацитет C1 трябва да присъстват, за да може основният обхват на капацитет да съответства на обхвата от 2V на цифровия мултиметър. Диапазонът на измерване на капацитета за R2 се променя от 200-2k-200k-200k-2M до 20F-2F-200nF{{17} }nF-2nF.
2 Измерване на малък капацитет
Общият цифров мултицет с три и половина цифри има диапазон от 2000pF до 20μF за измерване на капацитет и е безпомощен да измерва малки капацитети под 1pF. Съгласно метода на капацитивното съпротивление и използването на високочестотни сигнали може да се реализира измерването на малък капацитет. Схемата на измервателната верига е показана на Фигура 2. CX е измереният капацитет, а Rf е съпротивлението на обратната връзка на инвертиращия терминал. Когато се въвежда синусоидален сигнал Vi с честота f, импедансът, представен на CX, и усилването на операционния усилвател са: когато A и Rf са постоянни, честотата на синусоидалния сигнал f е обратно пропорционална на измерения капацитет CX. За измерване на малък капацитет се използват измервания на високочестотен сигнал.
Високочестотният синусоидален сигнал, генериран от генератора на високочестотен сигнал, се прилага към измерения кондензатор и CX се преобразува в капацитивно реактивно съпротивление Xc, а след това Xc се преобразува в сигнал за променливо напрежение чрез C/ACV преобразуване, което се усилва от усилвател и изходът на изолационния трансформатор се изпраща към фазово чувствителния демодулатор за демодулация; другият вход на фазово-чувствителния демодулатор е квадратна вълна (т.е. демодулиран сигнал), генерирана от високочестотна синусоида през преобразувател на формата на вълната, и двата входни сигнала имат еднаква честота и фаза. Демодулираният сигнал се филтрира от нискочестотен филтър, за да се получи DC напрежение, пропорционално на стойността на измерения кондензатор CX, което се изпраща към DC волтметъра за директно показване на резултата от измерването. Преобразувателят на формата на вълната се състои от компаратор за преминаване през нулата с инвертиращ вход, който преобразува стандартна високочестотна синусоида от 1MHz от осцилатор Wien в стандартна инвертираща правоъгълна вълна. Тъй като изходът на фазово-чувствителния демодулатор е пулсиращо DC напрежение, съдържащо високочестотни хармоници, за да се получи стабилно и постоянно изходно DC напрежение, се използва π-тип филтър за филтриране на хармоничните компоненти. Накрая, съответното средно напрежение се изпраща към DC волтметъра. За да може основното ниво на капацитет да съответства на нивото на 2V на цифровия мултиметър, честотата на високочестотния синусоидален сигнал е избрана като 1MHz (ако честотата е твърде висока, трябва да се вземат предвид параметрите на разпределението), ефективната стойност на напрежението е 1V, а произведението от коефициента на усилване на веригата и съпротивлението на обратната връзка Rf е, така че обхватът на постоянно напрежение на цифровия мултицет от 200mV съответства на обхват на капацитет от 0,2pF, а 200V съответства на a диапазон на капацитет от 200pF. Диапазонът на измерване е 10-4 до 102pF, а разделителната способност е 10-4pF.
