Proširenje mogućnosti mjerenja kapaciteta digitalnog multimetra
1 Online mjerenje kapacitivnosti
Mjerenje kapacitivnosti može se transformirati u mjerenje napona ovisno o karakteristikama diferencijalnih i integralnih krugova.
Korištenjem jednostavnog aktivnog RC invertirajućeg diferencijalnog i integralnog kruga, središnja komponenta kruga, CX/V, radi. Krug CX/V pretvorbe pobuđuje izmjenični signal fiksne frekvencije iz Wien oscilatora da proizvede izmjenični napon V0 (V1) proporcionalan CX. Taj se napon zatim filtrira pojasnim filtrom drugog reda kako bi se uklonili signali koji nisu fiksne frekvencije. Nakon smetnje, AC/DC se koristi za osiguranje istosmjernog izlaznog napona V proporcionalnog CX. CX/V krug se pobuđuje AC signalom Vr, a kao rezultat se mijenja izlazni napon invertirajućeg integratora.
Drugim riječima, pretvorba CX u V se ostvaruje budući da je izmjereni kapacitet CX izravno proporcionalan izlaznom naponu C{{0}}. Frekvencija osciliranja Wien oscilatora od 400 Hz, 1 V efektivnog napona, 20 k otpora R1 i 0,1 F kapaciteta C1 moraju biti prisutni kako bi osnovni raspon kapaciteta odgovarao rasponu od 2 V digitalnog multimetra. Raspon mjernog kapaciteta za R2 mijenja se od 200-2k-200k-200k-2M do 20F-2F-200nF{{17} }nF-2nF.
2 Mjerenje malog kapaciteta
Opći digitalni multimetar s tri i pol znamenke ima raspon od 2000pF do 20μF za mjerenje kapacitivnosti, a nemoćan je za mjerenje malenih kapacitivnosti ispod 1pF. Prema metodi kapacitivne reaktancije i korištenjem visokofrekventnih signala, može se ostvariti mjerenje malog kapaciteta. Dijagram mjernog kruga prikazan je na slici 2. CX je izmjereni kapacitet, a Rf je povratni otpor invertirajućeg terminala. Kada je ulazni sinusoidni signal Vi s frekvencijom f, impedancija prikazana na CX i pojačanje operacijskog pojačala su: kada su A i Rf konstantni, frekvencija sinusoidnog signala f je obrnuto proporcionalna izmjerenom kapacitetu CX. Za mjerenje malih kapaciteta koriste se visokofrekventna mjerenja signala.
Visokofrekventni sinusoidni signal koji generira visokofrekventni generator signala primjenjuje se na izmjereni kondenzator, a CX se pretvara u kapacitivnu reaktanciju Xc, a zatim se Xc pretvara u signal izmjeničnog napona putem C/ACV pretvorbe, koji se pojačava pomoću pojačalo, a izlaz izolacijskog transformatora šalje se fazno osjetljivom demodulatoru demodulacije; drugi ulaz fazno osjetljivog demodulatora je kvadratni val (to jest, demodulirani signal) generiran visokofrekventnim sinusnim valom kroz pretvarač valnog oblika, a dva ulazna signala imaju istu frekvenciju i fazu. Demodulirani signal se filtrira pomoću niskopropusnog filtra kako bi se dobio istosmjerni napon proporcionalan vrijednosti izmjerenog kondenzatora CX, koji se šalje na DC voltmetar za izravan prikaz rezultata mjerenja. Pretvarač valnog oblika sastoji se od komparatora koji prelazi nulu s invertirajućim ulazom, koji pretvara standardni visokofrekventni sinusni val od 1MHz iz Wien oscilatora u standardni invertirajući kvadratni val. Budući da je izlaz fazno osjetljivog demodulatora pulsirajući istosmjerni napon koji sadrži visokofrekventne harmonike, kako bi se dobio stabilan i konstantan izlaz istosmjernog napona, koristi se filtar tipa π za filtriranje harmonijskih komponenti. Konačno, odgovarajući prosječni napon šalje se na DC voltmetar. Kako bi osnovna razina kapacitivnosti odgovarala razini od 2 V digitalnog multimetra, frekvencija visokofrekventnog sinusoidnog signala odabrana je kao 1MHz (ako je frekvencija previsoka, potrebno je razmotriti parametre distribucije), efektivna vrijednost napona je 1V, a umnožak faktora pojačanja kruga i otpora povratne sprege Rf je, tako da raspon istosmjernog napona digitalnog multimetra od 200mV odgovara rasponu kapaciteta od 0,2pF, a 200V odgovara raspon kapaciteta od 200pF. Raspon mjerenja je 10-4 do 102pF, a razlučivost je 10-4pF.
