Expansión de la capacidad de medición de capacitancia del multímetro digital
1 Medición de capacitancia en línea
La medida de capacitancia se puede transformar en una medida de voltaje dependiendo de las características de los circuitos diferenciales e integrales.
Usando un circuito diferencial e integral de inversión RC activo sencillo, el componente central del circuito, CX/V, opera. El circuito de conversión CX/V es excitado por una señal de CA de frecuencia fija del oscilador Wien para producir un voltaje de CA V0 (V1) proporcional a CX. Luego, este voltaje se filtra mediante un filtro de paso de banda de segundo orden para eliminar las señales que no sean la frecuencia fija. Después del eco, se usa CA/CC para proporcionar un voltaje de salida de CC V proporcional a CX. El circuito CX/V es excitado por la señal de CA Vr y, como resultado, el voltaje de salida del integrador inversor cambia.
En otras palabras, la conversión de CX a V se realiza ya que la capacitancia medida CX es directamente proporcional al voltaje de salida C{{0}}. La frecuencia de oscilación de 400 Hz del oscilador Wien, 1 V de voltaje efectivo, 20 k de resistencia R1 y 0,1 F de capacitancia C1 deben estar presentes para que el rango básico de capacitancia coincida con el rango de 2 V del multímetro digital. El rango de medición de capacitancia para R2 cambia de 200-2k-200k-200k-2M a 20F-2F-200nF{{17} }nF-2nF.
2 Medición de pequeña capacitancia
El multímetro digital general de tres dígitos y medio tiene un rango de 2000pF a 20μF para medir capacitancia, y no puede medir capacitancias diminutas por debajo de 1pF. De acuerdo con el método de reactancia capacitiva y utilizando señales de alta frecuencia, se puede realizar la medición de capacitancia pequeña. El diagrama del circuito de medición se muestra en la Figura 2. CX es la capacitancia medida y Rf es la resistencia de retroalimentación del terminal inversor. Cuando se ingresa la señal sinusoidal Vi con frecuencia 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 pequeñas capacitancias, se utilizan mediciones de señales de alta frecuencia.
La señal sinusoidal de alta frecuencia generada por el generador de señal de alta frecuencia se aplica al condensador medido, y CX se convierte en reactancia capacitiva Xc, y luego Xc se convierte en señal de voltaje de CA a través de la conversión C/ACV, que es amplificada por el amplificador, y la salida del transformador de aislamiento se envía a la demodulación del demodulador sensible a la fase; la otra entrada del demodulador sensible a la fase es una onda cuadrada (es decir, una señal demodulada) generada por una onda sinusoidal de alta frecuencia a través de un convertidor de forma de onda, y las dos señales de entrada tienen la misma frecuencia y fase. La señal demodulada es filtrada por un filtro de paso bajo para obtener un voltaje de CC proporcional al valor del capacitor medido CX, que se envía al 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 una entrada inversora, que convierte una onda sinusoidal estándar de alta frecuencia de 1 MHz de un oscilador Wien en una onda cuadrada inversora estándar. Dado que la salida del demodulador sensible a la fase es un voltaje de CC pulsante que contiene armónicos de alta frecuencia, para obtener una salida de voltaje de CC estable y constante, se utiliza un filtro tipo π para filtrar los componentes armónicos. Finalmente, el voltaje promedio correspondiente se envía al voltímetro de CC. Para que el nivel de capacitancia básico corresponda al nivel de 2V del multímetro digital, la frecuencia de la señal sinusoidal de alta frecuencia se selecciona como 1MHz (si la frecuencia es demasiado alta, se deben considerar los parámetros de distribución), el valor efectivo del voltaje es 1V, y el producto del factor de amplificación del circuito y la resistencia de retroalimentación Rf es, por lo que el rango de voltaje de CC del multímetro digital de 200mV corresponde a un rango de capacitancia de 0.2pF, y 200V corresponde a un rango de capacitancia de 200pF. El rango de medición es de 10-4 a 102pF y la resolución es de 10-4pF.
