Ampliación de la capacidad de medición de capacitancia en multímetros digitales
1. Medición en línea de capacitancia
Según las propiedades de los circuitos integrales diferenciales, la medición de capacitancia se puede convertir en medición de voltaje.
La parte central del circuito CX/V adopta un circuito de integración y diferenciación inversa RC activo simple. El oscilador Wen genera una señal CA de frecuencia fija Vr, que excita el circuito de conversión CX/V para obtener un voltaje CA V0 (V1) proporcional a CX. Después de ser filtrado por un filtro de paso de banda de segundo-orden para eliminar impurezas fuera de la frecuencia fija, se obtiene el voltaje de salida CA/CC V proporcional a CX. Cuando la señal de CA Vr excita el circuito CX/V, el voltaje de salida del integrador inversor es
Es decir, la capacitancia CX medida es proporcional al voltaje de salida C0, logrando así la conversión CX → V. Para hacer coincidir el nivel básico de capacitancia con el nivel de 2 V del multímetro digital, la frecuencia de oscilación del oscilador Wen se selecciona como 400 Hz, el valor de voltaje efectivo es 1 V, R1 se establece en 20 k Ω y C1 se establece en 0,1 μ F. R2 varía de 200 Ω -2 k Ω -20 k Ω -200 k Ω -2 M Ω, correspondiente a un rango de capacitancia medido de 20 μ F-2 μ F-200 nF-20 nF-2 nF.
2. Mida condensadores pequeños
El rango de un multímetro típico de tres dígitos y medio para medir capacitancia es de 2000 pF a 20 μ F, y no tiene potencia para medir capacitores pequeños por debajo de 1 pF. Según el método de impedancia de capacitancia y utilizando señales de alta-frecuencia, es posible medir condensadores pequeños. El diagrama del circuito de medición se muestra en la Figura 2. CX es la capacitancia medida y Rf es la resistencia de retroalimentación en el extremo inversor. Cuando la frecuencia de entrada de la señal sinusoidal Vi es f, la impedancia presentada en CX y la ganancia del amplificador operacional son: cuando A y Rf son constantes, la frecuencia de la señal sinusoidal f es inversamente proporcional a la capacitancia medida CX. Para medir condensadores más pequeños, utilice señales de alta-frecuencia para la medición.
El diagrama de bloques del principio del circuito para medir se muestra en la Figura 2 (b). El proceso de medición es el siguiente: la señal sinusoidal de alta-frecuencia generada por el generador de señal de alta-frecuencia se aplica al capacitor medido, CX se convierte en impedancia de capacitancia Xc y luego Xc se convierte en una señal de voltaje de CA mediante conversión C/ACV, se amplifica mediante un amplificador y la salida de un transformador de aislamiento se envía a un demodulador sensible a la fase para su demodulación; La otra entrada del demodulador sensible a la fase es una onda cuadrada (es decir, una señal de demodulación) generada por una onda sinusoidal de alta-frecuencia a través de un convertidor de forma de onda, y las dos señales de entrada son de la misma frecuencia y fase. La señal demodulada se filtra mediante un filtro de paso bajo-para obtener un voltaje de CC proporcional al valor de capacitancia CX medido, que luego se envía a un voltímetro de CC para mostrar directamente el resultado de la medición. El convertidor de forma de onda consta de un comparador de cruce por cero con entrada inversora, que convierte la onda sinusoidal de alta frecuencia estándar de 1 MHz del oscilador Wen en una onda cuadrada invertida estándar. Debido al hecho de que la salida del demodulador sensible a la fase es un voltaje de CC pulsante que contiene armónicos de alta-frecuencia, se utiliza un filtro tipo π - para filtrar los componentes armónicos con el fin de obtener una salida de voltaje de CC estable y constante. Finalmente, envíe el valor de voltaje promedio correspondiente al voltímetro de CC. Para hacer corresponder el rango de capacitancia básica con el rango de 2 V del multímetro digital, la frecuencia de la señal sinusoidal de alta-frecuencia se selecciona como 1 MHz (se deben considerar los parámetros de distribución si la frecuencia es demasiado alta), el valor efectivo del voltaje es 1 V y el producto del factor de amplificación del circuito y la resistencia de retroalimentación Rf es. Por lo tanto, el rango de voltaje CC del multímetro digital es 200 mV, correspondiente a un rango de capacitancia de 0,2 pF, y 200 V corresponde a un rango de capacitancia de 200 pF. El rango de medición es 10-4-102pF y la resolución es 10-4pF. La precisión de la medición es
