Espansione della capacità di misurazione della capacità del multimetro digitale
1 Misura di capacità online
La misura della capacità può essere trasformata in una misura della tensione a seconda delle caratteristiche dei circuiti differenziali e integrali.
Utilizzando un semplice circuito differenziale e integrale invertente RC attivo, funziona il componente centrale del circuito, CX/V. Il circuito di conversione CX/V è eccitato da un segnale CA a frequenza fissa proveniente dall'oscillatore Wien per produrre una tensione CA V0 (V1) proporzionale a CX. Questa tensione viene quindi filtrata da un filtro passa-banda di secondo ordine per rimuovere i segnali diversi dalla frequenza fissa. Dopo il disturbo, AC/DC viene utilizzato per fornire una tensione di uscita CC V proporzionale a CX. Il circuito CX/V viene eccitato dal segnale AC Vr e la tensione di uscita dell'integratore invertente cambia di conseguenza.
In altre parole, la conversione di CX in V è realizzata poiché la capacità misurata CX è direttamente proporzionale alla tensione di uscita C{{0}}. La frequenza di oscillazione di 400 Hz dell'oscillatore Wien, 1 V di tensione effettiva, 20 k di resistenza R1 e 0,1 F di capacità C1 devono essere tutti presenti affinché l'intervallo di capacità di base corrisponda all'intervallo di 2 V del multimetro digitale. L'intervallo di misura della capacità per R2 cambia da 200-2k-200k-200k-2M a 20F-2F-200nF{{17} }nF-2nF.
2 Misurazione di piccola capacità
Il multimetro digitale generale a tre cifre e mezzo ha un intervallo da 2000 pF a 20 μF per misurare la capacità ed è impotente per misurare piccole capacità inferiori a 1 pF. Secondo il metodo della reattanza capacitiva e utilizzando segnali ad alta frequenza, è possibile realizzare la misurazione di minuscole capacità. Lo schema del circuito di misurazione è mostrato nella Figura 2. CX è la capacità misurata e Rf è la resistenza di retroazione del terminale invertente. Quando viene immesso il segnale sinusoidale Vi con frequenza f, l'impedenza presentata su CX e il guadagno dell'operazionale sono: quando A e Rf sono costanti, la frequenza del segnale sinusoidale f è inversamente proporzionale alla capacità misurata CX. Per misurare piccole capacità, vengono utilizzate misurazioni del segnale ad alta frequenza.
Il segnale sinusoidale ad alta frequenza generato dal generatore di segnale ad alta frequenza viene applicato al condensatore misurato e CX viene convertito in reattanza capacitiva Xc, quindi Xc viene convertito in segnale di tensione CA attraverso la conversione C/ACV, che viene amplificata dal amplificatore e l'uscita del trasformatore di isolamento viene inviata alla demodulazione del demodulatore sensibile alla fase; l'altro ingresso del demodulatore sensibile alla fase è un'onda quadra (ovvero un segnale demodulato) generato da un'onda sinusoidale ad alta frequenza attraverso un convertitore di forma d'onda, ei due segnali di ingresso hanno la stessa frequenza e fase. Il segnale demodulato viene filtrato da un filtro passa-basso per ottenere una tensione DC proporzionale al valore del condensatore misurato CX, che viene inviato al voltmetro DC per visualizzare direttamente il risultato della misura. Il convertitore di forma d'onda è costituito da un comparatore zero-crossing con un ingresso invertente, che converte un'onda sinusoidale ad alta frequenza standard da 1 MHz da un oscillatore Wien in un'onda quadra invertente standard. Poiché l'uscita del demodulatore sensibile alla fase è una tensione CC pulsante contenente armoniche ad alta frequenza, al fine di ottenere un'uscita di tensione CC stabile e costante, viene utilizzato un filtro di tipo π per filtrare le componenti armoniche. Infine, la tensione media corrispondente viene inviata al voltmetro CC. Per far corrispondere il livello di capacità di base al livello 2V del multimetro digitale, la frequenza del segnale sinusoidale ad alta frequenza è selezionata come 1MHz (se la frequenza è troppo alta, dovrebbero essere considerati i parametri di distribuzione), il valore effettivo della tensione è 1 V e il prodotto del fattore di amplificazione del circuito e della resistenza di retroazione Rf è, quindi l'intervallo di tensione CC del multimetro digitale di 200 mV corrisponde a un intervallo di capacità di 0,2 pF e 200 V corrisponde a un gamma di capacità di 200 pF. L'intervallo di misurazione è compreso tra 10-4 e 102pF e la risoluzione è 10-4pF.
