Dijital Multimetrenin Kapasitans Ölçme Yeteneğinin Genişletilmesi
1 Çevrimiçi kapasitans ölçümü
Kapasitans ölçümü, diferansiyel ve integral devrelerin özelliklerine bağlı olarak voltaj ölçümüne dönüştürülebilir.
Basit bir aktif RC ters çevirme diferansiyel ve integral devresi kullanarak, devrenin merkezi bileşeni CX/V çalışır. CX/V dönüştürme devresi, CX ile orantılı bir AC voltajı V0 (V1) üretmek için Wien osilatöründen gelen sabit frekanslı bir AC sinyali ile uyarılır. Bu voltaj daha sonra sabit frekans dışındaki sinyalleri çıkarmak için ikinci dereceden bir bant geçiren filtre tarafından filtrelenir. Dağınıklıktan sonra, AC/DC, CX ile orantılı bir DC çıkış voltajı V sağlamak için kullanılır. CX/V devresi AC sinyali Vr tarafından uyarılır ve sonuç olarak evirici entegratörün çıkış voltajı değişir.
Başka bir deyişle, ölçülen kapasitans CX, C{{0}} çıkış voltajıyla doğru orantılı olduğundan, CX'in V'ye dönüşümü gerçekleştirilir. Temel kapasitans aralığının dijital multimetrenin 2V aralığına uyması için Wien osilatörünün 400Hz salınım frekansı, 1V etkin voltaj, 20k direnç R1 ve 0,1F kapasitans C1 mevcut olmalıdır. R2 için ölçüm kapasitans aralığı 200-2k-200k-200k-2M'den 20F-2F-200nF{{17}'ye değişir }nF-2nF.
2 Küçük kapasitans ölçümü
Genel üç buçuk basamaklı dijital multimetre, kapasitansı ölçmek için 2000pF ila 20μF aralığına sahiptir ve 1pF'nin altındaki küçük kapasitansları ölçmek için güçsüzdür. Kapasitif reaktans yöntemine göre ve yüksek frekanslı sinyaller kullanılarak, küçük kapasitans ölçümü gerçekleştirilebilir. Ölçüm devre şeması Şekil 2'de gösterilmiştir. CX, ölçülen kapasitanstır ve Rf, evirici terminalin geri besleme direncidir. f frekanslı sinüzoidal sinyal Vi girildiğinde, CX'te sunulan empedans ve işlemsel yükselticinin kazancı: A ve Rf sabit olduğunda, sinüzoidal sinyal frekansı f, ölçülen kapasitans CX ile ters orantılıdır. Küçük kapasitansları ölçmek için yüksek frekanslı sinyal ölçümleri kullanılır.
Yüksek frekanslı sinyal üreteci tarafından üretilen yüksek frekanslı sinüzoidal sinyal, ölçülen kapasitöre uygulanır ve CX, kapasitif reaktans Xc'ye dönüştürülür ve ardından Xc, C/ACV dönüşümü yoluyla AC voltaj sinyaline dönüştürülür; yükseltici ve izolasyon trafosunun çıkışı, faza duyarlı Demodülatör demodülasyonuna gönderilir; faza duyarlı demodülatörün diğer girişi, bir dalga formu dönüştürücü aracılığıyla yüksek frekanslı bir sinüs dalgası tarafından üretilen bir kare dalgadır (yani demodüle edilmiş bir sinyal) ve iki giriş sinyali aynı frekansa ve faza sahiptir. Demodüle edilmiş sinyal, ölçüm sonucunu doğrudan görüntülemek için DC voltmetreye gönderilen, ölçülen kapasitör CX'in değeriyle orantılı bir DC voltajı elde etmek için bir alçak geçiren filtre tarafından filtrelenir. Dalga formu dönüştürücü, bir Wien osilatöründen gelen standart 1 MHz yüksek frekanslı sinüs dalgasını standart ters kare dalgaya dönüştüren ters girişli sıfır geçişli bir karşılaştırıcıdan oluşur. Faza duyarlı demodülatörün çıkışı, yüksek frekanslı harmonikler içeren darbeli bir DC voltajı olduğundan, kararlı ve sabit bir DC voltaj çıkışı elde etmek için, harmonik bileşenleri filtrelemek için π tipi bir filtre kullanılır. Son olarak, karşılık gelen ortalama voltaj DC voltmetreye gönderilir. Temel kapasitans seviyesinin dijital multimetrenin 2V seviyesine karşılık gelmesi için yüksek frekanslı sinüzoidal sinyalin frekansı 1MHz olarak seçilir (frekans çok yüksekse dağıtım parametreleri dikkate alınmalıdır), efektif değer voltajın 1V olduğu ve devre amplifikasyon faktörü ile geri besleme direncinin Rf ürünü olduğu için, dijital multimetrenin 200mV'lik DC voltaj aralığı, 0,2pF'lik bir kapasitans aralığına karşılık gelir ve 200V, bir kapasitans aralığına karşılık gelir 200pF kapasitans aralığı. Ölçüm aralığı 10-4 ila 102pF ve çözünürlük 10-4pF'dir.
