Dijital Multimetrenin Kapasite Ölçüm Fonksiyonunun Genişletilmesi
1. Kapasitansın çevrimiçi ölçümü
Diferansiyel integral devrelerin özelliklerine göre kapasitans ölçümü gerilim ölçümüne dönüştürülebilir.
CX/V devresinin çekirdek kısmı basit bir aktif RC ters farklılaşma ve entegrasyon devresini benimser. Wen osilatörü, CX ile orantılı bir AC voltajı V0 (V1) elde etmek için CX/V dönüşüm devresini uyaran sabit frekanslı bir AC sinyali Vr üretir. Sabit frekansın dışındaki safsızlıkları gidermek için ikinci dereceden bant geçiren filtreyle filtrelendikten sonra, CX ile orantılı AC/DC çıkış voltajı V elde edilir. AC sinyali Vr, CX/V devresini uyardığında, evirici entegratörün çıkış voltajı
Yani ölçülen kapasitans CX, çıkış voltajı C0 ile orantılıdır, böylece CX → V dönüşümü sağlanır. Kapasitans temel seviyesini dijital multimetrenin 2V seviyesiyle eşleştirmek için Wen osilatörünün salınım frekansı 400Hz olarak seçilmiş, efektif voltaj değeri 1V, R1 20k Ω, C1 ise 0,1 μ F olarak ayarlanmıştır. R2 200 Ω -2k Ω -20k Ω -200k Ω -2M arasında değişmektedir. Ω, 20 μ F-2 μ F-200nF-20nF-2nF'lik ölçülen kapasitans aralığına karşılık gelir.
2. Küçük kapasitörleri ölçün
Kapasitansı ölçmek için tipik bir üç buçuk haneli multimetrenin aralığı 2000pF ila 20 μF arasındadır ve 1pF'nin altındaki küçük kapasitörleri ölçmek için güçsüzdür. Kapasitans empedansı yöntemine göre ve yüksek frekanslı sinyaller kullanılarak küçük kapasitörlerin ölçülmesi mümkündür. Ölçüm devresi şeması Şekil 2'de gösterilmektedir. CX ölçülen kapasitanstır ve Rf, evirici uçtaki geri besleme direncidir. Sinüs sinyali Vi'nin giriş frekansı f olduğunda, CX'te sunulan empedans ve işlemsel yükselticinin kazancı şöyledir: A ve Rf sabit olduğunda, sinüs sinyali f'nin frekansı, ölçülen kapasitans CX ile ters orantılıdır. Daha küçük kapasitörleri ölçmek için yüksek frekanslı sinyalleri kullanın.
Ölçmeye yönelik devre prensibinin blok şeması Şekil 2 (b)'de gösterilmektedir. Ölçüm işlemi şu şekildedir: yüksek frekanslı sinyal üreteci tarafından üretilen yüksek frekanslı sinüs sinyali, ölçülen kapasitöre uygulanır, CX, kapasitans empedansı Xc'ye dönüştürülür ve daha sonra Xc, C/ACV dönüşümü yoluyla bir AC voltaj sinyaline dönüştürülür, bir amplifikatör tarafından güçlendirilir ve bir izolasyon transformatörünün çıkışı, demodülasyon için faza duyarlı bir demodülatöre gönderilir; Faza duyarlı demodülatörün diğer girişi, bir dalga biçimi dönüştürücü aracılığıyla yüksek frekanslı bir sinüs dalgası tarafından üretilen bir kare dalgadır (yani demodülasyon sinyali) ve iki giriş sinyali aynı frekans ve fazdadır. Demodüle edilmiş sinyal, ölçülen kapasitans CX değeriyle orantılı bir DC voltajı elde etmek için bir alçak geçiş filtresi tarafından filtrelenir ve bu daha sonra ölçüm sonucunun doğrudan görüntülenmesi için bir DC voltmetreye gönderilir. Dalga biçimi dönüştürücü, Wen osilatöründen gelen standart 1MHz yüksek frekanslı sinüs dalgasını standart ters çevrilmiş kare dalgaya dönüştüren, ters çevirme girişli bir sıfır geçiş karşılaştırıcısından oluşur. Faz duyarlı demodülatörün çıkışının, yüksek frekanslı harmonikler içeren darbeli bir DC voltajı olması nedeniyle, kararlı ve sabit bir DC voltaj çıkışı elde etmek amacıyla harmonik bileşenleri filtrelemek için π tipi bir filtre kullanılır.
Daha sonra karşılık gelen ortalama voltaj değerini DC voltmetreye gönderin. Temel kapasitans aralığını dijital multimetrenin 2V aralığına karşılık getirmek için, yüksek frekanslı sinüs sinyalinin frekansı 1MHz olarak seçilir (frekans çok yüksekse dağıtım parametreleri dikkate alınmalıdır), voltajın etkin değeri 1V'dir ve devre amplifikasyon faktörü ile geri besleme direncinin ürünü Rf'dir. Bu nedenle, dijital multimetrenin DC voltaj aralığı 200mV olup, 0,2pF kapasitans aralığına karşılık gelir ve 200V, 200pF kapasitans aralığına karşılık gelir. Ölçüm aralığı 10-4-102pF ve çözünürlük 10-4pF'dir.
