Digitaalisten yleismittareiden kapasitanssin mittaustoiminnon laajentaminen
1. Kapasitanssin online-mittaus
Differentiaalisen integraalipiirin ominaisuuksien mukaan kapasitanssin mittaus voidaan muuntaa jännitteen mittaukseksi.
Piirin CX/V ydinosa ottaa käyttöön yksinkertaisen aktiivisen RC-käänteisen differentiointi- ja integrointipiirin. Wen-oskillaattori generoi kiinteätaajuisen AC-signaalin Vr, joka virittää CX/V-muunnospiirin saadakseen CX:ään verrannollisen AC-jännitteen V0 (V1). Sen jälkeen kun se on suodatettu toisen asteen kaistanpäästösuodattimella kiinteän taajuuden ulkopuolisten epäpuhtauksien poistamiseksi, saadaan CX:ään verrannollinen AC/DC-lähtöjännite V. Kun AC-signaali Vr herättää CX/V-piirin, invertoivan integraattorin lähtöjännite on
Toisin sanoen mitattu kapasitanssi CX on verrannollinen lähtöjännitteeseen C0, jolloin saavutetaan CX → V -muunnos. Kapasitanssin perustason sovittamiseksi digitaalisen yleismittarin 2 V:n tasoon Wen-oskillaattorin värähtelytaajuudeksi valitaan 400 Hz, tehollisen jännitteen arvoksi on 1 V, R1:ksi asetetaan 20k Ω ja C1:ksi asetetaan 0,1 μF. R2 vaihtelee välillä -200kΩ -20kΩ. Ω -2M Ω, mikä vastaa mitattua kapasitanssialuetta 20 μ F-2 μ F-200nF-20nF-2nF.
2. Mittaa pienet kondensaattorit
Tyypillisen kolmi- ja puolinumeroisen yleismittarin kapasitanssin mittausalue on 2000pF - 20 μF, ja se on tehoton pienten alle 1pF:n kondensaattoreiden mittaamiseen. Kapasitanssiimpedanssimenetelmän mukaan ja käyttämällä suurtaajuisia signaaleja on mahdollista mitata pieniä kondensaattoreita. Mittauspiirikaavio on esitetty kuvassa 2. CX on mitattu kapasitanssi ja Rf on takaisinkytkentävastus invertoivassa päässä. Kun sinisignaalin Vi tulotaajuus on f, CX:llä esitetty impedanssi ja operaatiovahvistimen vahvistus ovat: kun A ja Rf ovat vakioita, sinisignaalin f taajuus on kääntäen verrannollinen mitattuun kapasitanssiin CX. Jos haluat mitata pienempiä kondensaattoreita, käytä mittaukseen korkeataajuisia signaaleja.
Piiriperiaatteen lohkokaavio mittausta varten on esitetty kuvassa 2 (b). Mittausprosessi on seuraava: suurtaajuisen signaaligeneraattorin tuottama suurtaajuinen sinisignaali syötetään mitattuun kondensaattoriin, CX muunnetaan kapasitanssiimpedanssiksi Xc ja sitten Xc muunnetaan AC-jännitesignaaliksi C/ACV-muunnoksen kautta, vahvistetaan vahvistimella, ja demodulaattorin ulostulo on demodulaatioherkkä demodulaattori; Vaiheherkän demodulaattorin toinen sisääntulo on neliöaalto (eli demodulaatiosignaali), jonka muodostaa korkeataajuinen siniaalto aaltomuotomuuntimen kautta, ja molemmat tulosignaalit ovat taajuudeltaan ja vaiheltaan samat. Demoduloitu signaali suodatetaan alipäästösuodattimella mitattuun kapasitanssiin CX-arvoon verrannollisen tasajännitteen saamiseksi, joka sitten lähetetään DC-volttimittarille mittaustuloksen suoraa näyttöä varten. Aaltomuotomuunnin koostuu invertoivalla tulolla varustetusta nollan ylitysvertailijasta, joka muuntaa Wen-oskillaattorista tulevan tavallisen 1 MHz:n suurtaajuisen siniaallon tavalliseksi käänteiseksi neliöaaltoksi. Koska vaiheherkän demodulaattorin lähtö on sykkivä tasajännite, joka sisältää korkeataajuisia harmonisia, käytetään π-tyyppistä suodatinta harmonisten komponenttien suodattamiseen, jotta saadaan vakaa ja vakio DC-jännitelähtö.
Lähetä sitten vastaava keskijännitearvo DC volttimittarille. Peruskapasitanssialueen vastaamiseksi digitaalisen yleismittarin 2V-alueen kanssa, suurtaajuisen sinisignaalin taajuudeksi valitaan 1MHz (jakaumaparametrit tulee ottaa huomioon, jos taajuus on liian korkea), jännitteen tehollinen arvo on 1V ja piirin vahvistuskertoimen ja takaisinkytkentäresistanssin tulo Rf on. Siksi digitaalisen yleismittarin tasajännitealue on 200 mV, joka vastaa kapasitanssialuetta 0,2 pF, ja 200 V vastaa kapasitanssialuetta 200 pF. Mittausalue on 10-4-102pF ja resoluutio 10-4pF. Mittaustarkkuus on
