Ampliació de la capacitat de mesura de capacitat del multímetre digital
1 Mesura de la capacitat en línia
La mesura de la capacitat es pot transformar en una mesura de tensió en funció de les característiques dels circuits diferencials i integrals.
Utilitzant un circuit diferencial i integral inversor de RC actiu senzill, el component central del circuit, CX/V, funciona. El circuit de conversió CX/V és excitat per un senyal de freqüència fixa de CA de l'oscil·lador Wien per produir una tensió CA V0 (V1) proporcional a CX. Aquest voltatge es filtra després per un filtre de pas de banda de segon ordre per eliminar senyals diferents de la freqüència fixa. Després del desordre, s'utilitza AC/DC per proporcionar una tensió de sortida de CC V proporcional a CX. El circuit CX/V és excitat pel senyal de CA Vr i, com a resultat, la tensió de sortida de l'integrador inversor canvia.
En altres paraules, la conversió de CX a V es realitza ja que la capacitat mesurada CX és directament proporcional a la tensió de sortida C{{0}}. La freqüència d'oscil·lació de 400 Hz de l'oscil·lador Wien, 1 V de tensió efectiva, 20 k de resistència R1 i 0,1 F de capacitat C1 han d'estar presents perquè el rang bàsic de capacitat coincideixi amb el rang de 2 V del multímetre digital. L'interval de capacitat de mesura per a R2 canvia de 200-2k-200k{-200k{-2M a 20F-2F{-200nF{{17} }nF-2nF.
2 Mesurar una petita capacitat
El multímetre digital general de tres dígits i mig té un rang de 2000pF a 20μF per mesurar la capacitat, i és impotent per mesurar petites capacitats per sota d'1pF. Segons el mètode de la reactància capacitiva i utilitzant senyals d'alta freqüència, es pot realitzar la mesura de la petita capacitat. El diagrama del circuit de mesura es mostra a la figura 2. CX és la capacitat mesurada i Rf és la resistència de retroalimentació del terminal inversor. Quan s'introdueix el senyal sinusoïdal Vi amb freqüència f, la impedància presentada en CX i el guany de l'amplificador operacional són: quan A i Rf són constants, la freqüència del senyal sinusoïdal f és inversament proporcional a la capacitat mesurada CX. Per mesurar petites capacitats, s'utilitzen mesures de senyal d'alta freqüència.
El senyal sinusoïdal d'alta freqüència generat pel generador de senyal d'alta freqüència s'aplica al condensador mesurat, i CX es converteix en reactància capacitiva Xc, i després Xc es converteix en senyal de tensió CA mitjançant la conversió C/ACV, que s'amplifica pel amplificador i la sortida del transformador d'aïllament s'envia a la demodulació del demodulador sensible a la fase; l'altra entrada del demodulador sensible a la fase és una ona quadrada (és a dir, un senyal demodulat) generada per una ona sinusoïdal d'alta freqüència a través d'un convertidor de forma d'ona, i els dos senyals d'entrada tenen la mateixa freqüència i fase. El senyal demodulat es filtra mitjançant un filtre de pas baix per obtenir una tensió de CC proporcional al valor del condensador mesurat CX, que s'envia al voltímetre de CC per mostrar directament el resultat de la mesura. El convertidor de forma d'ona consisteix en un comparador de creuament per zero amb una entrada inversora, que converteix una ona sinusoïdal d'alta freqüència d'1MHz estàndard d'un oscil·lador Wien en una ona quadrada inversora estàndard. Com que la sortida del demodulador sensible a la fase és una tensió de corrent continu pulsada que conté harmònics d'alta freqüència, per tal d'obtenir una sortida de tensió de corrent continu estable i constant, s'utilitza un filtre de tipus π per filtrar els components harmònics. Finalment, la tensió mitjana corresponent s'envia al voltímetre de CC. Per tal que el nivell de capacitat bàsic correspongui al nivell de 2 V del multímetre digital, la freqüència del senyal sinusoïdal d'alta freqüència es selecciona com a 1 MHz (si la freqüència és massa alta, s'han de tenir en compte els paràmetres de distribució), el valor efectiu de la tensió és 1V, i el producte del factor d'amplificació del circuit i la resistència de retroalimentació Rf és, de manera que el rang de tensió de CC del multímetre digital de 200mV correspon a un rang de capacitat de 0,2pF, i 200V correspon a un rang de capacitat de 200pF. L'interval de mesura és de 10-4 a 102pF i la resolució és de 10-4pF.
