Proširenje funkcije mjerenja kapaciteta digitalnog multimetra
1. Online mjerenje kapacitivnosti
Prema svojstvima diferencijalnih integralnih krugova, mjerenje kapacitivnosti može se pretvoriti u mjerenje napona.
Glavni dio sklopa CX/V usvaja jednostavan aktivni RC krug inverzne diferencijacije i integracije. Wen oscilator generira izmjenični signal fiksne frekvencije Vr, koji pobuđuje CX/V krug pretvorbe kako bi se dobio izmjenični napon V0 (V1) proporcionalan CX. Nakon što se filtrira pomoću pojasnog filtra drugog reda radi uklanjanja nečistoća izvan fiksne frekvencije, dobiva se AC/DC izlazni napon V proporcionalan CX. Kada AC signal Vr pobudi CX/V krug, izlazni napon invertirajućeg integratora je
Odnosno, izmjereni kapacitet CX proporcionalan je izlaznom naponu C0, čime se postiže pretvorba CX → V. Kako bi se osnovna razina kapacitivnosti uskladila s razinom od 2 V digitalnog multimetra, frekvencija osciliranja Wen oscilatora je odabrana kao 400 Hz, vrijednost efektivnog napona je 1 V, R1 je postavljen na 20 k Ω, a C1 je postavljen na 0,1 μ F. R2 varira od 200 Ω -2k Ω -20k Ω -200k Ω -2M Ω, što odgovara izmjerenom rasponu kapacitivnosti od 20 μ F-2 μ F-200nF-20nF-2nF.
2. Izmjerite male kondenzatore
Raspon tipičnog multimetra s tri i pol znamenke za mjerenje kapaciteta je 2000pF do 20 μF, a nemoćan je za mjerenje malih kondenzatora ispod 1pF. Prema metodi impedancije kapacitivnosti i korištenjem visokofrekventnih signala, moguće je mjeriti male kondenzatore. Dijagram mjernog kruga prikazan je na slici 2. CX je izmjereni kapacitet, a Rf je povratni otpornik na invertirajućem kraju. Kada je ulazna frekvencija sinusnog signala Vi f, impedancija prikazana na CX i pojačanje operacijskog pojačala su: kada su A i Rf konstantni, frekvencija sinusnog signala f je obrnuto proporcionalna izmjerenom kapacitetu CX. Za mjerenje manjih kondenzatora koristite visokofrekventne signale za mjerenje.
Blok dijagram principa kruga za mjerenje prikazan je na slici 2 (b). Proces mjerenja je sljedeći: visokofrekventni sinusni signal koji generira visokofrekventni generator signala primjenjuje se na izmjereni kondenzator, CX se pretvara u impedanciju kapacitivnosti Xc, a zatim se Xc pretvara u signal izmjeničnog napona putem C/ACV pretvorbe, pojačan pojačalom, a izlaz izolacijskog transformatora šalje se fazno osjetljivom demodulatoru na demodulaciju; Drugi ulaz fazno osjetljivog demodulatora je kvadratni val (tj. demodulacijski signal) generiran visokofrekventnim sinusnim valom kroz pretvarač valnog oblika, a dva ulazna signala su iste frekvencije i faze. Demodulirani signal se filtrira pomoću niskopropusnog filtra kako bi se dobio istosmjerni napon proporcionalan izmjerenoj vrijednosti CX kapaciteta, koji se zatim šalje na DC voltmetar za izravan prikaz rezultata mjerenja. Pretvarač valnog oblika sastoji se od komparatora prelaska nule s invertirajućim ulazom, koji pretvara standardni visokofrekventni sinusni val od 1MHz iz Wen oscilatora u standardni invertirani kvadratni val. Zbog činjenice da je izlaz fazno osjetljivog demodulatora pulsirajući istosmjerni napon koji sadrži visokofrekventne harmonike, koristi se filtar tipa π za filtriranje harmonijskih komponenti kako bi se dobio stabilan i konstantan izlazni istosmjerni napon.
Zatim pošaljite odgovarajuću prosječnu vrijednost napona na DC voltmetar. Kako bi odgovarao osnovnom rasponu kapaciteta s rasponom od 2 V digitalnog multimetra, frekvencija visokofrekventnog sinusnog signala odabrana je kao 1MHz (treba razmotriti parametre distribucije ako je frekvencija previsoka), efektivna vrijednost napona je 1V, a umnožak faktora pojačanja kruga i otpora povratne sprege Rf je. Stoga je raspon istosmjernog napona digitalnog multimetra 200 mV, što odgovara rasponu kapaciteta od 0,2 pF, a 200 V odgovara rasponu kapaciteta od 200 pF. Raspon mjerenja je 10-4-102pF, a rezolucija 10-4pF.
