Perluasan Kemampuan Pengukuran Kapasitansi pada Multimeter Digital
1. Pengukuran kapasitansi secara online
Menurut sifat rangkaian integral diferensial, pengukuran kapasitansi dapat diubah menjadi pengukuran tegangan.
Bagian inti dari rangkaian CX/V mengadopsi rangkaian diferensiasi dan integrasi terbalik RC aktif sederhana. Osilator Wen menghasilkan sinyal AC frekuensi tetap Vr, yang menggairahkan rangkaian konversi CX/V untuk memperoleh tegangan AC V0 (V1) sebanding dengan CX. Setelah disaring oleh filter bandpass orde kedua-untuk menghilangkan pengotor di luar frekuensi tetap, diperoleh tegangan keluaran AC/DC V sebanding dengan CX. Ketika sinyal AC Vr mengeksitasi rangkaian CX/V, tegangan keluaran integrator pembalik adalah
Artinya, kapasitansi CX yang diukur sebanding dengan tegangan keluaran C0, sehingga mencapai konversi CX → V. Untuk mencocokkan tingkat dasar kapasitansi dengan tingkat 2V multimeter digital, frekuensi osilasi osilator Wen dipilih sebagai 400Hz, nilai tegangan efektif adalah 1V, R1 diatur ke 20k Ω, dan C1 diatur ke 0,1 μ F. R2 bervariasi dari 200 Ω -2k Ω -20k Ω -200k Ω -2M Ω, sesuai dengan rentang kapasitansi terukur 20 μF-2 μF-200nF-20nF-2nF.
2. Ukur kapasitor kecil
Kisaran multimeter tiga setengah digit untuk mengukur kapasitansi adalah 2000pF hingga 20 μF, dan tidak berdaya untuk mengukur kapasitor kecil di bawah 1pF. Menurut metode impedansi kapasitansi dan menggunakan sinyal frekuensi tinggi, kapasitor kecil dapat diukur. Diagram rangkaian pengukuran ditunjukkan pada Gambar 2. CX adalah kapasitansi yang diukur, dan Rf adalah resistor umpan balik pada ujung pembalik. Ketika frekuensi input sinyal sinus Vi adalah f, impedansi yang disajikan pada CX dan penguatan penguat operasional adalah: ketika A dan Rf konstan, frekuensi sinyal sinus f berbanding terbalik dengan kapasitansi terukur CX. Untuk mengukur kapasitor yang lebih kecil, gunakan-sinyal frekuensi tinggi untuk pengukuran.
Diagram blok prinsip rangkaian pengukuran ditunjukkan pada Gambar 2 (b). Proses pengukurannya adalah sebagai berikut: sinyal sinus frekuensi-tinggi yang dihasilkan oleh generator sinyal frekuensi-tinggi diterapkan ke kapasitor yang diukur, CX diubah menjadi impedansi kapasitansi Xc, dan kemudian Xc diubah menjadi sinyal tegangan AC melalui konversi C/ACV, diperkuat oleh penguat, dan keluaran transformator isolasi dikirim ke demodulator sensitif fasa untuk demodulasi; Masukan lain dari demodulator peka fasa adalah gelombang persegi (yaitu sinyal demodulasi) yang dihasilkan oleh gelombang sinus berfrekuensi tinggi melalui konverter bentuk gelombang, dan kedua sinyal masukan tersebut memiliki frekuensi dan fasa yang sama. Sinyal yang didemodulasi disaring oleh low-pass filter untuk mendapatkan tegangan DC yang sebanding dengan nilai kapasitansi CX yang diukur, yang kemudian dikirim ke voltmeter DC untuk menampilkan langsung hasil pengukuran. Konverter bentuk gelombang terdiri dari komparator titik persimpangan dengan masukan pembalik, yang mengubah gelombang sinus frekuensi tinggi standar 1MHz dari osilator Wen menjadi gelombang persegi terbalik standar. Karena output dari demodulator sensitif fasa adalah tegangan DC berdenyut yang mengandung harmonik frekuensi tinggi, filter tipe π - digunakan untuk menyaring komponen harmonik untuk mendapatkan output tegangan DC yang stabil dan konstan. Terakhir, kirimkan nilai tegangan rata-rata yang sesuai ke voltmeter DC. Untuk menyesuaikan rentang kapasitansi dasar dengan rentang 2V multimeter digital, frekuensi sinyal sinus frekuensi tinggi dipilih sebesar 1MHz (parameter distribusi harus dipertimbangkan jika frekuensi terlalu tinggi), nilai tegangan efektif adalah 1V, dan hasil kali faktor amplifikasi rangkaian dan resistansi umpan balik Rf adalah. Oleh karena itu, rentang tegangan DC multimeter digital adalah 200mV, sesuai dengan rentang kapasitansi 0,2pF, dan 200V sesuai dengan rentang kapasitansi 200pF. Rentang pengukurannya adalah 10-4-102pF, dan resolusinya adalah 10-4pF. Akurasi pengukurannya adalah
