การขยายฟังก์ชันการวัดความจุสำหรับมัลติมิเตอร์แบบดิจิทัล (DMM)
1. การวัดความจุแบบออนไลน์
ตามคุณสมบัติของวงจรอินทิกรัลดิฟเฟอเรนเชียล การวัดความจุสามารถแปลงเป็นการวัดแรงดันไฟฟ้าได้
ส่วนหลักของวงจร CX/V ใช้วงจรสร้างความแตกต่างและบูรณาการ RC แบบผกผันแบบแอคทีฟแบบง่ายๆ ออสซิลเลเตอร์ Wen จะสร้างสัญญาณ AC ความถี่คงที่ Vr ซึ่งจะกระตุ้นวงจรการแปลง CX/V เพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ V0 (V1) ตามสัดส่วนกับ CX หลังจากถูกกรองด้วยตัวกรองแบนด์พาสลำดับที่สอง-เพื่อกำจัดสิ่งเจือปนที่อยู่นอกความถี่คงที่ จะได้แรงดันเอาต์พุต AC/DC V ที่เป็นสัดส่วนกับ CX จะได้รับ เมื่อสัญญาณ AC Vr กระตุ้นวงจร CX/V แรงดันเอาต์พุตของตัวรวมอินเวอร์เตอร์จะเท่ากับ
นั่นคือ ความจุที่วัดได้ CX จะเป็นสัดส่วนกับแรงดันเอาต์พุต C0 ดังนั้นจึงได้การแปลง CX → V เพื่อให้ตรงกับระดับความจุพื้นฐานกับระดับ 2V ของมัลติมิเตอร์แบบดิจิตอล ความถี่การสั่นของออสซิลเลเตอร์ Wen จะถูกเลือกเป็น 400Hz ค่าแรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพคือ 1V, R1 ถูกตั้งค่าเป็น 20k Ω และ C1 ถูกตั้งค่าเป็น 0.1 μ F. R2 แตกต่างกันไปตั้งแต่ 200 Ω -2k Ω -20k Ω -200k Ω -2M Ω ซึ่งสอดคล้องกับ ช่วงความจุที่วัดได้ 20 μ F-2 μ F-200nF-20nF-2nF
2. วัดตัวเก็บประจุขนาดเล็ก
ช่วงของมัลติมิเตอร์แบบสามหลักครึ่งโดยทั่วไปสำหรับการวัดความจุคือ 2000pF ถึง 20 μF และไม่มีกำลังสำหรับการวัดตัวเก็บประจุขนาดเล็กที่ต่ำกว่า 1pF ตามวิธีความจุอิมพีแดนซ์และการใช้สัญญาณความถี่สูง- จึงสามารถวัดตัวเก็บประจุขนาดเล็กได้ แผนภาพวงจรการวัดแสดงในรูปที่ 2 CX คือความจุที่วัดได้ และ Rf คือตัวต้านทานป้อนกลับที่ปลายกลับด้าน เมื่อความถี่อินพุตของสัญญาณไซน์ Vi คือ f อิมพีแดนซ์ที่แสดงบน CX และเกนของแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการคือ: เมื่อ A และ Rf คงที่ ความถี่ของสัญญาณไซน์ f จะเป็นสัดส่วนผกผันกับความจุที่วัดได้ CX หากต้องการวัดตัวเก็บประจุขนาดเล็ก ให้ใช้-สัญญาณความถี่สูงในการวัด
บล็อกไดอะแกรมของหลักการวงจรสำหรับการวัดแสดงไว้ในรูปที่ 2 (b) กระบวนการวัดมีดังต่อไปนี้: สัญญาณไซน์ความถี่สูง-ที่สร้างโดยเครื่องกำเนิดสัญญาณความถี่สูง-จะถูกนำไปใช้กับตัวเก็บประจุที่วัดได้ CX จะถูกแปลงเป็นอิมพีแดนซ์ความจุไฟฟ้า Xc จากนั้น Xc จะถูกแปลงเป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับผ่านการแปลง C/ACV ซึ่งขยายโดยเครื่องขยายเสียง และเอาต์พุตของหม้อแปลงแยกจะถูกส่งไปยังเครื่องดีโมดูเลเตอร์แบบไวต่อเฟสสำหรับดีโมดูเลชั่น อินพุตอีกตัวหนึ่งของดีมอดูเลเตอร์แบบไวต่อเฟสคือคลื่นสี่เหลี่ยม (เช่น สัญญาณดีโมดูเลชั่น) ที่สร้างโดยคลื่นไซน์ความถี่สูง-ผ่านตัวแปลงรูปคลื่น และสัญญาณอินพุตทั้งสองมีความถี่และเฟสเดียวกัน สัญญาณดีมอดูเลตจะถูกกรองโดยตัวกรองความถี่ต่ำ- เพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่เป็นสัดส่วนกับค่าความจุ CX ที่วัดได้ จากนั้นจะถูกส่งไปยังโวลต์มิเตอร์กระแสตรงเพื่อแสดงผลการวัดโดยตรง ตัวแปลงรูปคลื่นประกอบด้วยตัวเปรียบเทียบแบบข้ามศูนย์พร้อมอินพุตแบบกลับด้าน ซึ่งจะแปลงคลื่นไซน์ความถี่สูง-มาตรฐาน 1MHz จากออสซิลเลเตอร์ Wen ให้เป็นคลื่นสี่เหลี่ยมแบบกลับหัวแบบมาตรฐาน เนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่าเอาต์พุตของตัวดีโมดูเลเตอร์แบบไวต่อเฟสนั้นเป็นแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงแบบพัลซิ่งที่มีฮาร์โมนิกความถี่สูง- ตัวกรองประเภท π - จึงถูกนำมาใช้เพื่อกรองส่วนประกอบฮาร์มอนิกออกเพื่อให้ได้เอาต์พุตแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่เสถียรและคงที่
จากนั้นส่งค่าแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ยที่สอดคล้องกันไปยังโวลต์มิเตอร์ DC เพื่อให้สอดคล้องกับช่วงความจุพื้นฐานกับช่วง 2V ของมัลติมิเตอร์แบบดิจิตอล ความถี่ของสัญญาณไซน์ความถี่สูง-จะถูกเลือกเป็น 1MHz (ควรพิจารณาพารามิเตอร์การกระจายหากความถี่สูงเกินไป) ค่าประสิทธิผลของแรงดันไฟฟ้าคือ 1V และผลิตภัณฑ์ของปัจจัยการขยายวงจรและความต้านทานป้อนกลับ Rf คือ ดังนั้นช่วงแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงของมัลติมิเตอร์แบบดิจิตอลคือ 200mV ซึ่งสอดคล้องกับช่วงความจุ 0.2pF และ 200V สอดคล้องกับช่วงความจุ 200pF
ช่วงการวัดคือ 10-4-102pF และความละเอียดคือ 10-4pF ความแม่นยำในการวัดคือ
