Expansión de la capacidad de medición de capacitancia del multímetro digital
1 Medición de capacitancia en línea
De acuerdo con la naturaleza de los circuitos integrales y diferenciales, la medición de capacitancia se puede convertir en medición de voltaje.
La parte central del circuito, CX/V, utiliza un circuito diferencial e integral de inversión RC activo simple. El Oscilador de Wien genera una señal de CA de frecuencia fija Vr, que excita el circuito de conversión CX/V para obtener un voltaje de CA V0 (V1) proporcional a CX, que es filtrado por un filtro de paso de banda de segundo orden. para filtrar señales que no sean de frecuencia fija. Después de los ecos parásitos, la tensión de salida de CC V proporcional a CX se obtiene después de CA/CC. Cuando la señal de CA Vr excita el circuito CX/V, el voltaje de salida del integrador inversor
Es decir, la capacitancia medida CX es directamente proporcional al voltaje de salida C{{0}}, realizando así la conversión de CX→V. Para que el rango básico de capacitancia corresponda al rango de 2 V del multímetro digital, la frecuencia de oscilación del oscilador Wien es 400 Hz, el valor efectivo del voltaje es 1 V, R1 es 20 kΩ y C1 es 0,1 μF. R2 cambia de 200Ω-2kΩ-20kΩ-200kΩ-2MΩ, y el rango de capacitancia de medición correspondiente es 20 μF-2μF-200nF{ {18}}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.
El principio del circuito para realizar la medición. El proceso de medición es: 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 conversión C/ACV, que es amplificado por el amplificador y emitido por el transformador de aislamiento. Envíelo al demodulador sensible a la fase para la demodulación; 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.
