การขยายความสามารถในการวัดความจุของดิจิตอลมัลติมิเตอร์

การขยายความสามารถในการวัดความจุของดิจิตอลมัลติมิเตอร์

1 การวัดความจุออนไลน์

การวัดความจุสามารถแปลงเป็นการวัดแรงดันไฟฟ้าได้ขึ้นอยู่กับลักษณะของวงจรดิฟเฟอเรนเชียลและอินทิกรัล

การใช้วงจรอาร์ซีอินเวอร์ติงดิฟเฟอเรนเชียลและอินทิกรัลแบบแอกทีฟที่ใช้งานตรงไปตรงมา CX/V ส่วนประกอบส่วนกลางของวงจรจะทำงาน วงจรการแปลง CX/V ถูกกระตุ้นโดยสัญญาณ AC ความถี่คงที่จาก Wien oscillator เพื่อสร้างแรงดันไฟ AC V0 (V1) ตามสัดส่วนกับ CX จากนั้นแรงดันไฟฟ้านี้จะถูกกรองโดยตัวกรองแบนด์พาสอันดับสองเพื่อลบสัญญาณอื่นที่ไม่ใช่ความถี่คงที่ หลังจากความยุ่งเหยิง AC/DC ถูกใช้เพื่อให้แรงดันเอาต์พุต DC V เป็นสัดส่วนกับ CX วงจร CX/V ถูกกระตุ้นโดยสัญญาณ AC Vr และส่งผลให้แรงดันขาออกของ Integrator Inverting เปลี่ยนไป
 

กล่าวอีกนัยหนึ่ง การแปลง CX เป็น V เกิดขึ้นได้เนื่องจากค่าความจุที่วัดได้ CX เป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันเอาต์พุต C{{0}} ความถี่การสั่น 400Hz ของ Wien oscillator, 1V ของแรงดันไฟฟ้าจริง, 20k ของความต้านทาน R1, และ 0.1F ของความจุ C1 จะต้องมีทั้งหมดสำหรับช่วงพื้นฐานของความจุเพื่อให้ตรงกับช่วง 2V ของดิจิตอลมัลติมิเตอร์ ช่วงความจุการวัดสำหรับ R2 เปลี่ยนจาก 200-2k-200k-200k-2M เป็น 20F-2F-200nF{{17} }nF-2nF.
 

2 การวัดความจุขนาดเล็ก

ดิจิตอลมัลติมิเตอร์แบบสามหลักครึ่งทั่วไปมีช่วงการวัดความจุตั้งแต่ 2000pF ถึง 20μF และไม่มีประสิทธิภาพในการวัดความจุขนาดเล็กที่ต่ำกว่า 1pF ตามวิธีการรีแอกแตนซ์แบบคาปาซิทีฟและการใช้สัญญาณความถี่สูง การวัดค่าความจุขนาดเล็กสามารถรับรู้ได้ แผนภาพวงจรการวัดแสดงในรูปที่ 2 CX คือความจุที่วัดได้ และ Rf คือความต้านทานป้อนกลับของขั้วต่อกลับด้าน เมื่อป้อนสัญญาณไซน์ซอยด์ Vi ที่มีความถี่ f อิมพีแดนซ์ที่แสดงบน CX และอัตราขยายของแอมพลิฟายเออร์สำหรับการทำงานคือ: เมื่อ A และ Rf เป็นค่าคงที่ ความถี่สัญญาณไซน์ซอยด์ f จะแปรผกผันกับค่าความจุที่วัดได้ CX ในการวัดความจุขนาดเล็ก จะใช้การวัดสัญญาณความถี่สูง

สัญญาณไซน์ความถี่สูงที่สร้างโดยเครื่องกำเนิดสัญญาณความถี่สูงถูกนำไปใช้กับตัวเก็บประจุที่วัดได้ และ CX จะถูกแปลงเป็นรีแอกแตนซ์แบบเก็บประจุ Xc จากนั้น Xc จะถูกแปลงเป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับผ่านการแปลง C/ACV ซึ่งขยายโดย เครื่องขยายเสียงและเอาต์พุตของหม้อแปลงแยกจะถูกส่งไปยัง Demodulator ที่ไวต่อเฟส อินพุตอื่นของตัวดีโมดูเลเตอร์ที่ไวต่อเฟสคือคลื่นสี่เหลี่ยม (นั่นคือสัญญาณดีมอดูเลต) ที่สร้างโดยคลื่นไซน์ความถี่สูงผ่านตัวแปลงรูปคลื่น และสัญญาณอินพุตทั้งสองมีความถี่และเฟสเดียวกัน สัญญาณเดโมดูเลตจะถูกกรองโดยตัวกรองความถี่ต่ำเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตามสัดส่วนของค่าของตัวเก็บประจุ CX ที่วัดได้ ซึ่งจะถูกส่งไปยังโวลต์มิเตอร์กระแสตรงเพื่อแสดงผลการวัดโดยตรง ตัวแปลงรูปคลื่นประกอบด้วยตัวเปรียบเทียบแบบ zero-crossing ที่มีอินพุทกลับด้าน ซึ่งจะแปลงคลื่นไซน์ความถี่สูงมาตรฐาน 1MHz จาก Wien oscillator เป็นคลื่นสี่เหลี่ยมกลับมาตรฐาน เนื่องจากเอาต์พุตของตัวดีโมดูเลเตอร์ที่ไวต่อเฟสเป็นแรงดัน DC ที่เต้นเป็นจังหวะซึ่งมีฮาร์โมนิกความถี่สูง เพื่อให้ได้เอาต์พุตแรงดัน DC ที่เสถียรและคงที่ จึงใช้ตัวกรองชนิด π เพื่อกรองส่วนประกอบฮาร์มอนิกออก ในที่สุด แรงดันเฉลี่ยที่สอดคล้องกันจะถูกส่งไปยังโวลต์มิเตอร์กระแสตรง เพื่อให้ระดับความจุพื้นฐานสอดคล้องกับระดับ 2V ของดิจิตอลมัลติมิเตอร์ ความถี่ของสัญญาณไซน์ความถี่สูงจะถูกเลือกเป็น 1MHz (หากความถี่สูงเกินไป ควรพิจารณาพารามิเตอร์การกระจาย) ค่าที่มีประสิทธิภาพ ของแรงดันไฟฟ้าคือ 1V และผลคูณของปัจจัยการขยายวงจรและความต้านทานป้อนกลับ Rf คือ ดังนั้นช่วงแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงของดิจิตอลมัลติมิเตอร์ที่ 200mV สอดคล้องกับช่วงความจุ 0.2pF และ 200V สอดคล้องกับ a ช่วงความจุ 200pF ช่วงการวัดคือ 10-4 ถึง 102pF และความละเอียดคือ 10-4pF