Utvidelse av det digitale multimeterets evne til å måle kapasitans
1 Online kapasitansmåling
Målingen av kapasitans kan transformeres til en måling av spenning avhengig av egenskapene til differensial- og integrerte kretser.
Ved å bruke en enkel aktiv RC-inverterende differensial og integrert krets, fungerer kretsens sentrale komponent, CX/V. CX/V-konverteringskretsen eksiteres av et fastfrekvent AC-signal fra Wien-oscillatoren for å produsere en AC-spenning V0 (V1) proporsjonal med CX. Denne spenningen blir deretter filtrert av et andreordens båndpassfilter for å fjerne andre signaler enn den faste frekvensen. Etter rotet brukes AC/DC for å gi en DC-utgangsspenning V proporsjonal med CX. CX/V-kretsen begeistres av AC-signalet Vr, og den inverterende integratorens utgangsspenning endres som et resultat.
Med andre ord, konverteringen av CX til V realiseres siden den målte kapasitansen CX er direkte proporsjonal med utgangsspenningen C{{0}}. Wien-oscillatorens 400Hz oscillasjonsfrekvens, 1V effektiv spenning, 20k motstand R1 og 0,1F kapasitans C1 må alle være tilstede for at det grunnleggende kapasitansområdet skal matche 2V-området til det digitale multimeteret. Målekapasitansområdet for R2 endres fra 200-2k-200k-200k-2M til 20F-2F-200nF{{17} }nF-2nF.
2 Måler liten kapasitans
Det generelle tre-og-et-halvsifrede digitale multimeteret har en rekkevidde på 2000pF til 20μF for å måle kapasitans, og det er maktesløst å måle små kapasitanser under 1pF. I henhold til den kapasitive reaktansmetoden og ved bruk av høyfrekvente signaler, kan målingen av liten kapasitans realiseres. Målekretsdiagrammet er vist i figur 2. CX er den målte kapasitansen, og Rf er tilbakekoblingsmotstanden til den inverterende terminalen. Når det sinusformede signalet Vi med frekvens f er inngang, er impedansen presentert på CX og forsterkningen til operasjonsforsterkeren: når A og Rf er konstante, er den sinusformede signalfrekvensen f omvendt proporsjonal med den målte kapasitansen CX. For å måle små kapasitanser brukes høyfrekvente signalmålinger.
Det høyfrekvente sinusformede signalet generert av høyfrekvente signalgeneratoren påføres den målte kondensatoren, og CX konverteres til kapasitiv reaktans Xc, og deretter konverteres Xc til AC-spenningssignal gjennom C/ACV-konvertering, som forsterkes av forsterker, og utgangen fra isolasjonstransformatoren sendes til den fasefølsomme demodulatordemodulasjonen; den andre inngangen til den fasefølsomme demodulatoren er en firkantbølge (det vil si et demodulert signal) generert av en høyfrekvent sinusbølge gjennom en bølgeformomformer, og de to inngangssignalene har samme frekvens og fase. Det demodulerte signalet filtreres av et lavpassfilter for å oppnå en likespenning proporsjonal med verdien til den målte kondensatoren CX, som sendes til likestrømsvoltmeteret for å vise måleresultatet direkte. Bølgeform-omformeren består av en nullkryss-komparator med en inverterende inngang, som konverterer en standard 1MHz høyfrekvent sinusbølge fra en Wien-oscillator til en standard inverterende firkantbølge. Siden utgangen fra den fasefølsomme demodulatoren er en pulserende likespenning som inneholder høyfrekvente harmoniske, for å oppnå en stabil og konstant likespenningsutgang, brukes et filter av π-typen for å filtrere ut de harmoniske komponentene. Til slutt sendes den tilsvarende gjennomsnittsspenningen til DC-voltmeteret. For å få det grunnleggende kapasitansnivået til å samsvare med 2V-nivået til det digitale multimeteret, velges frekvensen til det høyfrekvente sinusformede signalet som 1MHz (hvis frekvensen er for høy, bør distribusjonsparametrene vurderes), den effektive verdien av spenningen er 1V, og produktet av kretsforsterkningsfaktoren og tilbakekoblingsmotstanden Rf er, så Det digitale multimeterets likespenningsområde på 200mV tilsvarer et kapasitansområde på 0,2pF, og 200V tilsvarer en kapasitansområde på 200pF. Måleområdet er 10-4 til 102pF, og oppløsningen er 10-4pF.
