Espansione della funzione di misurazione della capacità del multimetro digitale
Riassunto: questo documento introduce le tecniche utilizzate per misurare la capacità online ed espandere l'intervallo di misurazione della capacità utilizzando l'intervallo di tensione CC dei normali multimetri digitali. Parole chiave:
I multimetri generici a tre cifre e mezzo o quattro cifre e mezzo sono dotati della funzione di misurazione della capacità, ma il campo di misurazione è ristretto e l'accuratezza della misurazione è bassa e generalmente non esiste una funzione di misurazione online . Questo articolo illustra come estendere queste funzionalità.
1 Misura di capacità online
Secondo la natura dei circuiti differenziali e integrali, la misura della capacità può essere convertita in misura della tensione.
La parte centrale del circuito, CX/V, utilizza un semplice circuito differenziale e integrale invertente RC attivo. L'oscillatore Wien genera un segnale AC a frequenza fissa Vr, che eccita il circuito di conversione CX/V per ottenere una tensione AC V0 (V1) proporzionale a CX, che viene filtrata da un filtro passa-banda di secondo ordine per filtrare i segnali diversi dalla frequenza fissa. Dopo il disturbo, la tensione di uscita CC V proporzionale a CX si ottiene dopo AC/DC. Quando il segnale AC Vr eccita il circuito CX/V, la tensione di uscita dell'integratore invertente
Cioè, la capacità misurata CX è direttamente proporzionale alla tensione di uscita C{{0}}, realizzando così la conversione di CX→V. Per fare in modo che l'intervallo di capacità di base corrisponda all'intervallo 2V del multimetro digitale, la frequenza di oscillazione dell'oscillatore Wien è 400Hz, il valore effettivo della tensione è 1V, R1 è 20kΩ e C1 è 0,1μF. R2 cambia da 200Ω-2kΩ-20kΩ-200kΩ-2MΩ e l'intervallo di capacità di misura corrispondente è 20μF-2μF-200nF{ {18}}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.
Lo schema a blocchi del principio del circuito per realizzare la misurazione è mostrato in Fig. 2 (b). Il processo di misurazione è: il segnale sinusoidale ad alta frequenza generato dal generatore di segnali 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 tramite conversione C/ACV, che viene amplificato dall'amplificatore ed emesso dal trasformatore di isolamento. Invialo al demodulatore sensibile alla fase per la demodulazione; 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 feedback Rf è, quindi l'intervallo di tensione CC del multimetro digitale di 200 mV corrisponde all'intervallo di capacità di 0,2 pF e 200 V corrisponde al gamma di capacità di 200 pF. L'intervallo di misurazione è 10-4-102pF, la risoluzione è 10-4pF e l'accuratezza della misurazione è
