Razširitev zmožnosti merjenja kapacitivnosti digitalnega multimetra
1 Spletno merjenje kapacitivnosti
Glede na naravo diferencialnih in integralnih vezij lahko meritev kapacitivnosti pretvorimo v meritev napetosti.
Osrednji del vezja, CX/V, uporablja preprosto aktivno RC inverzno diferencialno in integralno vezje. Wienov oscilator generira izmenični signal s fiksno frekvenco Vr, ki vzbuja pretvorniško vezje CX/V, da dobi izmenično napetost V0 (V1), sorazmerno s CX, ki jo filtrira pasovni filter drugega reda za filtriranje signalov, ki niso fiksne frekvence. Po motnjah se po AC/DC dobi enosmerna izhodna napetost V, sorazmerna s CX. Ko izmenični signal Vr vzbuja vezje CX/V, se izhodna napetost invertirajočega integratorja
To pomeni, da je izmerjena kapacitivnost CX neposredno sorazmerna z izhodno napetostjo C{{0}}, s čimer se izvede pretvorba CX→V. Da bi osnovno območje kapacitivnosti ustrezalo območju 2 V digitalnega multimetra, je frekvenca nihanja oscilatorja Wien 400 Hz, efektivna vrednost napetosti 1 V, R1 20 kΩ in C1 0,1 μF. R2 se spreminja od 200Ω-2kΩ-20kΩ-200kΩ-2MΩ, ustrezno merilno območje kapacitivnosti pa je 20μF-2μF-200nF{ {18}}nF-2nF.
2 Merjenje majhne kapacitivnosti
Splošni triinpolmestni digitalni multimeter ima razpon od 2000 pF do 20 μF za merjenje kapacitivnosti in je nemočen za merjenje majhnih kapacitivnosti pod 1 pF. V skladu s kapacitivno reaktančno metodo in uporabo visokofrekvenčnih signalov je mogoče izvesti merjenje majhne kapacitivnosti. Shema merilnega vezja je prikazana na sliki 2. CX je izmerjena kapacitivnost, Rf pa povratna upornost obračalne sponke. Ko je vhodni sinusni signal Vi s frekvenco f, sta impedanca, predstavljena na CX, in ojačanje operacijskega ojačevalnika: ko sta A in Rf konstantna, je frekvenca sinusnega signala f obratno sorazmerna z izmerjeno kapacitivnostjo CX. Za merjenje majhnih kapacitivnosti se uporabljajo visokofrekvenčne meritve signala.
Načelo vezja za izvedbo meritev. Postopek merjenja je: visokofrekvenčni sinusni signal, ki ga generira visokofrekvenčni generator signala, se uporabi na izmerjenem kondenzatorju in CX se pretvori v kapacitivno reaktanco Xc, nato pa se Xc pretvori v signal izmenične napetosti s pretvorbo C/ACV, ki ga ojača ojačevalnik in odda izolacijski transformator. Pošljite ga fazno občutljivemu demodulatorju za demodulacijo; drugi vhod fazno občutljivega demodulatorja je kvadratni val (to je demodulirani signal), ki ga generira visokofrekvenčni sinusni val skozi pretvornik valovne oblike, oba vhodna signala pa imata enako frekvenco in fazo. Demodulirani signal se filtrira z nizkopasovnim filtrom, da se pridobi enosmerna napetost, ki je sorazmerna z vrednostjo izmerjenega kondenzatorja CX, ki se pošlje v enosmerni voltmeter za neposredni prikaz rezultata meritve. Pretvornik valovne oblike je sestavljen iz primerjalnika za prečkanje ničle z invertnim vhodom, ki pretvori standardni 1MHz visokofrekvenčni sinusni val iz oscilatorja Wien v standardni invertni kvadratni val. Ker je izhod fazno občutljivega demodulatorja pulzirajoča enosmerna napetost, ki vsebuje visokofrekvenčne harmonike, je za pridobitev stabilne in konstantne izhodne enosmerne napetosti uporabljen filter tipa π za filtriranje harmoničnih komponent. Končno se ustrezna povprečna napetost pošlje v enosmerni voltmeter. Da bi osnovna kapacitivnost ustrezala ravni 2 V digitalnega multimetra, je frekvenca visokofrekvenčnega sinusnega signala izbrana na 1 MHz (če je frekvenca previsoka, je treba upoštevati parametre porazdelitve), efektivna vrednost napetosti je 1 V, zmnožek faktorja ojačenja vezja in povratne upornosti Rf pa je, tako da območje enosmerne napetosti digitalnega multimetra 200mV ustreza območju kapacitivnosti 0,2pF, 200V pa ustreza razpon kapacitivnosti 200pF. Merilno območje je od 10-4 do 102pF, ločljivost pa je 10-4pF.
