Dijital Multimetrelerin Kapasitans Ölçüm Fonksiyonunun Genişletilmesi
Diferansiyel ve integral devrelerin özelliklerine bağlı olarak kapasitans ölçümü gerilim ölçümüne dönüştürülebilir.
Çekirdek CX/V dönüşüm devresi, basit bir aktif evirici RC diferansiyeli ve integral konfigürasyonunu benimser. Bir Wien köprüsü osilatörü bir
Sabit bir frekansta AC referans sinyali Vr, CX/V dönüşüm devresini uyarır ve CX kapasitansıyla orantılı bir AC çıkış voltajı V0(V1) üretir. İkinci dereceden bant geçiren filtre aracılığıyla sabit frekansın dışındaki girişim sinyalleri filtrelendikten sonra sinyal, CX ile orantılı bir DC çıkış voltajı V elde etmek için bir AC/DC dönüştürücüden geçer.
AC sinyali Vr, CX/V devresini çalıştırdığında, evirici entegratörün çıkış voltajı, ölçülen kapasitans CX ile orantılıdır. Bu, kapasitans CX'ten gerilime dönüşümü gerçekleştirir.
Temel kapasitans aralığını bir dijital multimetrenin 2 V voltaj aralığıyla eşleştirmek için Wien köprü osilatörü, 1 V RMS voltajıyla 400 Hz'ye ayarlanmıştır; ve C1=0.1 μF. R2 direnci sırasıyla 20 μF, 2 μF, 200 nF, 20 nF ve 2 nF kapasitans ölçüm aralıklarına karşılık gelen ve arasında değiştirilebilir.
2 Küçük Kapasite Ölçümü
Sıradan 3½-haneli dijital multimetrelerin kapasitans ölçüm aralığı 2000 pF ila 20 μF arasındadır ve 1 pF'nin altındaki küçük kapasitansları ölçemez. Yüksek frekanslı uyarımla kapasitif reaktans yöntemini uygulayarak çok küçük kapasitanslar ölçülebilir. Ölçüm devresi Şekil 2'de gösterilmektedir; burada CX ölçülen kapasitanstır ve Rf evirici girişindeki geri besleme direncidir.
F frekansına sahip sinüzoidal bir sinyal Vi uygulandığında, CX boyunca kapasitif reaktans belirir. İşlemsel yükseltecin kazancı buna göre belirlenir. Sabit kazanç ve geri besleme direnciyle sinyal frekansı f, ölçülen kapasitans CX ile ters orantılıdır. Bu nedenle son derece küçük kapasitansların ölçümü için yüksek frekanslı sinyaller kullanılır.
Ölçüm prensibinin fonksiyonel blok şeması Şekil 2(b)'de gösterilmektedir. Ölçüm sırasında: osilatör tarafından üretilen yüksek frekanslı sinüzoidal bir sinyal CX'e uygulanır; kapasitans kapasitif reaktansa XC dönüştürülür; Bir C/ACV dönüştürücü, XC'yi bir AC voltajına dönüştürür; bu voltaj, faza duyarlı bir demodülatöre gönderilmeden önce bir transformatör tarafından güçlendirilir ve izole edilir.
Demodülatörün ikinci girişi, yüksek frekanslı sinüs dalgasının bir dalga biçimi dönüştürücüsü aracılığıyla şekillendirilmesiyle elde edilen kare dalgadır; iki giriş sinyali aynı frekansı ve fazı paylaşır. Demodüle edilmiş sinyal, CX ile orantılı bir DC voltajı üretmek için alçak geçişli bir filtreden geçer ve bu daha sonra doğrudan bir DC voltmetrede görüntülenir.
Dalga biçimi dönüştürücü, Wien osilatöründen gelen standart 1 MHz sinüs dalgasını kararlı bir ters çevrilmiş kare dalgaya dönüştüren, ters çeviren sıfır geçiş karşılaştırıcısından oluşur. Demodülatörün çıkışı, yüksek frekanslı harmonikler içeren titreşimli bir DC olduğundan, dalgalanma bileşenlerini bastırmak ve ölçüm cihazına düzgün, sabit bir DC voltajı iletmek için π tipi bir filtre kullanılır.
Kapasitans aralıklarını multimetrenin 2 V voltaj aralığıyla hizalamak için, yüksek frekans sinyali 1 V RMS voltajıyla 1 MHz'e ayarlanır (aşırı yüksek frekanslar parazitik parametrelere neden olur). Devre kazancı ve geri besleme direncinin çarpımı, multimetrenin 200 mV DC aralığı 0,2 pF'ye ve 200 V aralığı 200 pF'ye karşılık gelecek şekilde yapılandırılır. Genel ölçüm aralığı 10−4 pF ila 102 pF olup çözünürlük 10−4 pF'dir.
