Expansão da capacidade de medição de capacitância do multímetro digital
1 Medição de capacitância online
De acordo com a natureza dos circuitos diferenciais e integrais, a medição de capacitância pode ser convertida em medição de tensão.
A parte central do circuito, CX/V, usa um diferencial inversor RC ativo simples e um circuito integral. O Oscilador de Wien gera um sinal AC de frequência fixa Vr, que excita o circuito de conversão CX/V para obter uma tensão AC V0 (V1) proporcional a CX, que é filtrada por um filtro passa-banda de segunda ordem para filtrar sinais diferentes da frequência fixa. Após a desordem, a tensão de saída DC V proporcional a CX é obtida após AC/DC. Quando o sinal AC Vr excita o circuito CX/V, a tensão de saída do integrador inversor
Ou seja, a capacitância medida CX é diretamente proporcional à tensão de saída C{{0}}, realizando assim a conversão de CX→V. Para fazer com que a faixa básica de capacitância corresponda à faixa de 2V do multímetro digital, a frequência de oscilação do oscilador Wien é 400Hz, o valor efetivo da tensão é 1V, R1 é 20kΩ e C1 é 0,1μF. R2 muda de 200Ω-2kΩ-20kΩ-200kΩ-2MΩ, e a faixa de capacitância de medição correspondente é 20μF-2μF-200nF{ {18}}nF-2nF.
2 Medindo pequena capacitância
O multímetro digital geral de três dígitos e meio tem uma faixa de 2000pF a 20μF para medição de capacitância e é impotente para medir pequenas capacitâncias abaixo de 1pF. De acordo com o método de reatância capacitiva e usando sinais de alta frequência, a medição de pequena capacitância pode ser realizada. O diagrama do circuito de medição é mostrado na Figura 2. CX é a capacitância medida e Rf é a resistência de realimentação do terminal inversor. Quando o sinal senoidal Vi com frequência f é introduzido, a impedância apresentada em CX e o ganho do amplificador operacional são: quando A e Rf são constantes, a frequência do sinal senoidal f é inversamente proporcional à capacitância medida CX. Para medir pequenas capacitâncias, são usadas medições de sinal de alta frequência.
O princípio do circuito para realizar a medição. O processo de medição é: o sinal senoidal de alta frequência gerado pelo gerador de sinal de alta frequência é aplicado ao capacitor medido e CX é convertido em reatância capacitiva Xc e, em seguida, Xc é convertido em sinal de tensão CA através da conversão C/ACV, que é amplificado pelo amplificador e produzido pelo transformador de isolação. Envie-o para o demodulador sensível à fase para demodulação; a outra entrada do demodulador sensível à fase é uma onda quadrada (ou seja, um sinal demodulado) gerada por uma onda senoidal de alta frequência por meio de um conversor de forma de onda, e os dois sinais de entrada têm a mesma frequência e fase. O sinal demodulado é filtrado por um filtro passa-baixo para obter uma tensão DC proporcional ao valor do capacitor medido CX, que é enviado ao voltímetro DC para exibir diretamente o resultado da medição. O conversor de forma de onda consiste em um comparador de cruzamento zero com uma entrada inversora, que converte uma onda senoidal padrão de alta frequência de 1 MHz de um oscilador de Wien em uma onda quadrada invertida padrão. Como a saída do demodulador sensível à fase é uma tensão CC pulsante contendo harmônicos de alta frequência, para obter uma saída de tensão CC estável e constante, um filtro do tipo π é usado para filtrar os componentes harmônicos. Finalmente, a tensão média correspondente é enviada para o voltímetro DC. Para fazer com que o nível básico de capacitância corresponda ao nível de 2V do multímetro digital, a frequência do sinal senoidal de alta frequência é selecionada como 1MHz (se a frequência for muito alta, os parâmetros de distribuição devem ser considerados), o valor efetivo da tensão é 1V, e o produto do fator de amplificação do circuito e a resistência de realimentação Rf é, portanto, a faixa de tensão CC do multímetro digital de 200mV corresponde a uma faixa de capacitância de 0,2pF e 200V corresponde a um faixa de capacitância de 200pF. A faixa de medição é de 10-4 a 102pF, e a resolução é de 10-4pF.
