Skaitmeninio multimetro talpos matavimo funkcijos išplėtimas
1. Internetinis talpos matavimas
Atsižvelgiant į diferencialinių integrinių grandinių savybes, talpos matavimas gali būti konvertuojamas į įtampos matavimą.
Pagrindinė grandinės CX/V dalis naudoja paprastą aktyvią RC atvirkštinio diferenciacijos ir integravimo grandinę. Wen generatorius generuoja fiksuoto dažnio kintamosios srovės signalą Vr, kuris sužadina CX/V konversijos grandinę, kad gautų kintamosios srovės įtampą V0 (V1), proporcingą CX. Nufiltravus antros eilės pralaidumo filtru, kad būtų pašalintos priemaišos, esančios už fiksuoto dažnio ribų, gaunama kintamosios srovės / nuolatinės srovės išėjimo įtampa V, proporcinga CX. Kai kintamosios srovės signalas Vr sužadina CX/V grandinę, invertuojančio integratoriaus išėjimo įtampa yra
Tai yra, išmatuota talpa CX yra proporcinga išėjimo įtampai C0, taip pasiekiama CX → V konversija. Norint suderinti pagrindinį talpos lygį su skaitmeninio multimetro 2V lygiu, Wen generatoriaus virpesių dažnis pasirenkamas kaip 400 Hz, efektyvioji įtampos vertė yra 1 V, R1 nustatytas į 20k Ω, o C1 nustatomas į 0,1 μF. R2 svyruoja nuo -200kΩ -20kΩ Ω -2M Ω, atitinkantis išmatuotą 20 μ F-2 μ F-200nF-20nF-2nF talpos diapazoną.
2. Išmatuokite mažus kondensatorius
Įprasto trijų su puse skaitmenų multimetro talpos matavimo diapazonas yra nuo 2000 pF iki 20 μF, ir jis yra bejėgis matuoti mažus kondensatorius, mažesnius nei 1 pF. Pagal talpos varžos metodą ir naudojant aukšto dažnio signalus galima išmatuoti mažus kondensatorius. Matavimo grandinės schema parodyta 2 paveiksle. CX yra išmatuota talpa, o Rf yra grįžtamojo ryšio rezistorius invertuojančiame gale. Kai sinusinio signalo Vi įėjimo dažnis yra f, CX rodoma varža ir operacinio stiprintuvo stiprinimas yra: kai A ir Rf pastovūs, sinusinio signalo f dažnis yra atvirkščiai proporcingas išmatuotai talpai CX. Norėdami išmatuoti mažesnius kondensatorius, matavimui naudokite aukšto dažnio signalus.
Matavimo grandinės principo blokinė schema parodyta 2 paveiksle (b). Matavimo procesas yra toks: aukšto dažnio signalo generatoriaus generuojamas aukšto dažnio sinusinis signalas įvedamas į išmatuotą kondensatorių, CX paverčiamas talpos varža Xc, o po to Xc konvertuojamas į kintamosios srovės įtampos signalą per C/ACV konvertavimą, sustiprinamas stiprintuvu, o išvestis siunčiama į demoduliatoriaus fazę. Kita fazei jautraus demoduliatoriaus įvestis yra kvadratinė banga (ty demoduliacijos signalas), kurią generuoja aukšto dažnio sinusinė banga per bangos formos keitiklį, o abu įvesties signalai yra vienodo dažnio ir fazės. Demoduliuotas signalas filtruojamas žemųjų dažnių filtru, kad būtų gauta nuolatinės srovės įtampa, proporcinga išmatuotai talpos CX reikšmei, kuri vėliau siunčiama į nuolatinės srovės voltmetrą, kad būtų tiesiogiai rodomas matavimo rezultatas. Bangos formos keitiklis susideda iš nulio kirtimo lygintuvo su invertuojamuoju įėjimu, kuris paverčia standartinę 1MHz aukšto dažnio sinusinę bangą iš Wen generatoriaus į standartinę apverstą kvadratinę bangą. Dėl to, kad fazinio jautrumo demoduliatoriaus išėjimas yra pulsuojanti nuolatinė įtampa, turinti aukšto dažnio harmonikų, harmoninių komponentų filtravimui naudojamas π tipo filtras, siekiant gauti stabilią ir pastovią nuolatinės srovės įtampos išėjimą.
Tada nusiųskite atitinkamą vidutinės įtampos vertę į nuolatinės srovės voltmetrą. Kad bazinis talpos diapazonas atitiktų skaitmeninio multimetro 2V diapazoną, aukšto dažnio sinusinio signalo dažnis pasirenkamas 1MHz (jei dažnis per didelis, reikia atsižvelgti į paskirstymo parametrus), efektyvioji įtampos vertė yra 1V, o grandinės stiprinimo koeficiento ir grįžtamojo ryšio varžos sandauga yra Rf. Todėl skaitmeninio multimetro nuolatinės srovės įtampos diapazonas yra 200 mV, atitinkantis 0,2 pF talpos diapazoną, o 200 V atitinka 200 pF talpos diapazoną. Matavimo diapazonas yra 10-4-102pF, o skiriamoji geba yra 10-4pF.
