Expansão da capacidade de medição de capacitância em multímetros digitais
1. Medição online de capacitância
De acordo com as propriedades dos circuitos integrais diferenciais, a medição da capacitância pode ser convertida em medição de tensão.
A parte central do circuito CX/V adota um circuito de integração e diferenciação inversa RC ativo simples. O oscilador Wen 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. Depois de ser filtrado por um filtro passa-banda de segunda ordem para remover impurezas fora da frequência fixa, a tensão de saída CA/CC V proporcional a CX é obtida. Quando o sinal AC Vr excita o circuito CX/V, a tensão de saída do integrador inversor é
Ou seja, a capacitância medida CX é proporcional à tensão de saída C0, conseguindo assim a conversão CX → V. Para combinar o nível básico de capacitância com o nível de 2V do multímetro digital, a frequência de oscilação do oscilador Wen é selecionada como 400Hz, o valor de tensão efetiva é 1V, R1 é definido como 20k Ω e C1 é definido como 0,1 μ F. R2 varia de 200 Ω -2k Ω -20k Ω -200k Ω -2M Ω, correspondendo a uma faixa de capacitância medida de 20 μ F-2 μ F-200nF-20nF-2nF.
2. Meça pequenos capacitores
A faixa de um multímetro típico de três dígitos e meio para medir capacitância é de 2.000pF a 20 μF e é impotente para medir pequenos capacitores abaixo de 1pF. De acordo com o método de impedância de capacitância e utilizando sinais de alta-frequência, é possível medir pequenos capacitores. O diagrama do circuito de medição é mostrado na Figura 2. CX é a capacitância medida e Rf é o resistor de feedback na extremidade inversora. Quando a frequência de entrada do sinal senoidal Vi é f, 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 capacitores menores, use sinais-de alta frequência para medição.
O diagrama de blocos do princípio do circuito para medição é mostrado na Figura 2 (b). O processo de medição é o seguinte: o sinal senoidal de alta-frequência gerado pelo gerador de sinal de alta{3}}frequência é aplicado ao capacitor medido, CX é convertido em impedância de capacitância Xc, e então Xc é convertido em um sinal de tensão CA através da conversão C/ACV, amplificado por um amplificador, e a saída de um transformador de isolamento é enviada para um demodulador sensível à fase para desmodulação; A outra entrada do demodulador sensível à fase é uma onda quadrada (isto é, sinal de demodulação) gerada por uma onda senoidal de alta-frequência através de um conversor de forma de onda, e os dois sinais de entrada são da mesma frequência e fase. O sinal demodulado é filtrado por um filtro passa-baixa para obter uma tensão CC proporcional ao valor CX da capacitância medida, que é então enviada a um voltímetro CC para exibição direta do resultado da medição. O conversor de forma de onda consiste em um comparador de cruzamento zero com entrada inversora, que converte a onda senoidal de alta frequência padrão de 1 MHz do oscilador Wen em uma onda quadrada invertida padrão. Devido ao fato de que a saída do demodulador sensível à fase é uma tensão CC pulsante contendo harmônicos de alta-frequência, um filtro do tipo π - é usado para filtrar componentes harmônicos a fim de obter uma saída de tensão CC estável e constante. Finalmente, envie o valor médio da tensão correspondente ao voltímetro DC. Para corresponder a faixa de capacitância básica com a faixa de 2V do multímetro digital, a frequência do sinal senoidal de alta-frequência é selecionada como 1MHz (os parâmetros de distribuição devem ser considerados se a frequência for muito alta), o valor efetivo da tensão é 1V, e o produto do fator de amplificação do circuito e a resistência de feedback Rf é. Portanto, a faixa de tensão DC do multímetro digital é 200mV, correspondendo a uma faixa de capacitância de 0,2pF, e 200V corresponde a uma faixa de capacitância de 200pF. A faixa de medição é 10-4-102pF e a resolução é 10-4pF. A precisão da medição é
