การขยายฟังก์ชันการวัดความจุของมัลติมิเตอร์แบบดิจิตอล
มัลติมิเตอร์แบบดิจิตอลสามหลักครึ่งหรือสี่หลักครึ่งทั่วไปมีฟังก์ชั่นการวัดความจุ แต่ช่วงการวัดแคบและความแม่นยำในการวัดต่ำ และโดยทั่วไปจะไม่มีการวัดออนไลน์ ฟังก์ชั่น. บทความนี้อธิบายวิธีการขยายความสามารถเหล่านี้
1. การวัดความจุแบบออนไลน์
ตามคุณสมบัติของวงจรดิฟเฟอเรนเชียลและอินทิกรัล การวัดความจุสามารถแปลงเป็นการวัดแรงดันไฟฟ้าได้
ส่วนหลักของวงจร CX/V ใช้ RC แบบแอคทีฟแบบกลับด้านและวงจรอินทิเกรต ออสซิลเลเตอร์ Venturi จะสร้างสัญญาณ AC ความถี่คงที่ Vr ซึ่งจะกระตุ้นวงจรการแปลง CX/V และรับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ V0 (V1) ตามสัดส่วนกับ CX มันถูกกรองโดยตัวกรองแบนด์พาสลำดับที่สองเพื่อกรองแรงดันไฟฟ้าอื่นที่ไม่ใช่ความถี่คงที่ หลังจากที่ขจัดความยุ่งเหยิงออกไปแล้ว จะได้แรงดันเอาต์พุต DC V ที่เป็นสัดส่วนกับ CX หลังจาก AC/DC เมื่อสัญญาณ AC Vr กระตุ้นวงจร CX/V แรงดันเอาต์พุตของตัวรวมอินเวอร์เตอร์
นั่นคือ ความจุที่วัดได้ CX จะเป็นสัดส่วนกับแรงดันเอาต์พุต C{{0}} ดังนั้นจึงบรรลุการแปลง CX → V เพื่อให้ช่วงตัวเก็บประจุพื้นฐานสอดคล้องกับช่วง 2V ของมัลติมิเตอร์แบบดิจิตอล ให้เลือกความถี่การสั่นของออสซิลเลเตอร์ Venturi เป็น 400Hz ค่าแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานจริงเป็น 1V, R1 เป็น 20kΩ และ C1 เป็น 0.1μF R2 เปลี่ยนจาก 200Ω-2kΩ-20kΩ-200kΩ-2MΩ และช่วงความจุการวัดที่สอดคล้องกันคือ 20μF-2μF-200nF{ {18}}nF-2nF.
2. วัดความจุขนาดเล็ก
ช่วงการวัดของมัลติมิเตอร์แบบดิจิตอลสามหลักครึ่งทั่วไปสำหรับการวัดความจุคือ 2000pF ~ 20μF การวัดความจุขนาดเล็กที่ต่ำกว่า 1pF นั้นไม่มีอำนาจ ตามวิธีการรีแอกแทนซ์แบบคาปาซิทีฟและการใช้สัญญาณความถี่สูง การวัดค่าความจุขนาดเล็กสามารถรับรู้ได้ แผนภาพวงจรการวัดแสดงในรูปที่ 2 CX คือความจุที่วัดได้ Rf คือตัวต้านทานป้อนกลับเทอร์มินัลแบบกลับหัว เมื่ออินพุตสัญญาณไซน์ Vi พร้อมความถี่ f อิมพีแดนซ์ที่แสดงบน CX และเกนของแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการจะเป็น: เมื่อ A และ Rf คงที่ ความถี่ของสัญญาณไซน์ f จะแปรผกผันกับความจุที่วัดได้ CX ในการวัดความจุขนาดเล็ก จะใช้การวัดสัญญาณความถี่สูง
บล็อกไดอะแกรมของหลักการวงจรสำหรับการวัดค่าแสดงไว้ในรูปที่ 2 (b) กระบวนการวัดคือ: สัญญาณไซน์ซอยด์ความถี่สูงที่สร้างโดยเครื่องกำเนิดสัญญาณความถี่สูงจะถูกนำไปใช้กับตัวเก็บประจุที่วัดได้ CX จะถูกแปลงเป็นปฏิกิริยารีแอกแตนซ์แบบ capacitive Xc จากนั้น Xc จะถูกแปลงเป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้า AC ผ่านการแปลง C/ACV ซึ่งขยายโดยเครื่องขยายเสียงและเอาต์พุตโดยหม้อแปลงแยก มันจะถูกส่งไปยังเครื่องดีโมดูเลเตอร์แบบไวต่อเฟสเพื่อทำการดีโมดูเลชั่น อินพุทอื่นๆ ของดีโมดูเลเตอร์แบบไวต่อเฟสคือคลื่นสี่เหลี่ยม (เช่น สัญญาณดีโมดูเลชั่น) ที่สร้างโดยคลื่นไซน์ความถี่สูงผ่านตัวแปลงรูปคลื่น สัญญาณอินพุตทั้งสองมีความถี่และเฟสเท่ากัน สัญญาณดีโมดูเลตจะถูกกรองโดยตัวกรองความถี่ต่ำผ่านเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตามสัดส่วนกับค่าความจุ CX ที่วัดได้ และถูกส่งไปยังโวลต์มิเตอร์กระแสตรงเพื่อแสดงผลการวัดโดยตรง ตัวแปลงรูปคลื่นประกอบด้วยตัวเปรียบเทียบแบบ Zero-Crossing พร้อมอินพุตแบบกลับด้าน ซึ่งจะแปลงคลื่นไซน์ความถี่สูงมาตรฐาน 1MHz จากออสซิลเลเตอร์ Wien ให้เป็นคลื่นสี่เหลี่ยมแบบกลับหัวแบบมาตรฐาน เนื่องจากเอาต์พุตของดีโมดูเลเตอร์แบบไวต่อเฟสนั้นเป็นแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงแบบพัลซิ่งที่มีฮาร์โมนิกความถี่สูง เพื่อให้ได้เอาต์พุตแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่เสถียรและคงที่ จึงมีการใช้ตัวกรองชนิด π เพื่อกรองส่วนประกอบฮาร์มอนิกออก ในที่สุดแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ยที่สอดคล้องกันจะถูกส่งไปยังโวลต์มิเตอร์ DC เพื่อให้ช่วงตัวเก็บประจุพื้นฐานสอดคล้องกับช่วง 2V ของมัลติมิเตอร์แบบดิจิตอล ความถี่ของสัญญาณไซน์ซอยด์ความถี่สูงจะถูกเลือกเป็น 1MHz (หากความถี่สูงเกินไป จะต้องพิจารณาพารามิเตอร์การกระจาย) ค่าที่มีประสิทธิภาพ ของแรงดันไฟฟ้าคือ 1V และผลิตภัณฑ์ของปัจจัยการขยายวงจรและตัวต้านทานป้อนกลับ Rf คือ ดังนั้น ช่วงแรงดันไฟฟ้า DC ของมัลติมิเตอร์แบบดิจิทัลที่ 200mV สอดคล้องกับช่วงความจุ 0.2pF และช่วงความจุไฟฟ้าเท่ากับ 200V สอดคล้องกับ 200pF ช่วงการวัดคือ 10-4~102pF และความละเอียดคือ 10-4pF
