Digitaalse multimeetri mahtuvuse mõõtmise võime laiendamine
1 Online mahtuvuse mõõtmine
Vastavalt diferentsiaal- ja integraalahelate olemusele saab mahtuvuse mõõtmise teisendada pinge mõõtmiseks.
Skeemi põhiosa CX/V kasutab lihtsat aktiivset RC inverteerivat diferentsiaal- ja integraallülitust. Wieni ostsillaator genereerib fikseeritud sagedusega vahelduvvoolu signaali Vr, mis ergastab CX/V konversiooniahelat, et saada vahelduvpinge V0 (V1), mis on võrdeline CX-ga, mis filtreeritakse teist järku ribapääsfiltriga. välja filtreerida muud signaalid peale fikseeritud sageduse. Pärast segadust saadakse AC/DC järel CX-ga võrdeline alalisvoolu väljundpinge V. Kui vahelduvvoolu signaal Vr ergastab CX/V ahelat, siis inverteeriva integraatori väljundpinge
See tähendab, et mõõdetud mahtuvus CX on otseselt võrdeline väljundpingega C{{0}}, realiseerides seega CX→V teisenduse. Selleks, et mahtuvuse põhivahemik vastaks digitaalse multimeetri 2V vahemikule, on Wieni ostsillaatori võnkesagedus 400Hz, pinge efektiivne väärtus 1V, R1 20kΩ ja C1 0,1μF. R2 muutub väärtuselt 200Ω-2kΩ-20kΩ-200kΩ-2MΩ ja vastav mõõtmismahtuvuse vahemik on 20 μF-2μF-200nF{ {18}}nF-2nF.
2 Väikese mahtuvuse mõõtmine
Üldise kolme ja poole numbrilise digitaalse multimeetri mahtuvuse mõõtmiseks on vahemik 2000pF kuni 20μF ning see on jõuetu mõõta pisikesi mahtuvusi alla 1pF. Mahtuvusliku reaktantsi meetodi kohaselt ja kõrgsagedussignaale kasutades saab teostada väikese mahtuvuse mõõtmist. Mõõtmisskeem on näidatud joonisel 2. CX on mõõdetud mahtuvus ja Rf on inverteeriva klemmi tagasisidetakistus. Kui sisestatakse siinussignaal Vi sagedusega f, on CX-i impedants ja operatiivvõimendi võimendus järgmised: kui A ja Rf on konstantsed, on siinussignaali sagedus f pöördvõrdeline mõõdetud mahtuvusega CX. Väikeste mahtude mõõtmiseks kasutatakse kõrgsageduslikke signaalimõõtmisi.
Ahela põhimõte mõõtmise teostamiseks. Mõõtmisprotsess on järgmine: kõrgsagedussignaali generaatori genereeritud kõrgsageduslik siinussignaal kantakse mõõdetud kondensaatorile ja CX muundatakse mahtuvuslikuks reaktantsiks Xc ja seejärel Xc muundatakse vahelduvpingesignaaliks C/ACV muundamise teel, mida võimendab võimendi ja väljastab isolatsioonitrafo. Saatke see demoduleerimiseks faasitundlikule demodulaatorile; faasitundliku demodulaatori teine sisend on ruutlaine (st demoduleeritud signaal), mille genereerib kõrgsageduslik siinuslaine läbi lainekuju muunduri ning kahel sisendsignaalil on sama sagedus ja faas. Demoduleeritud signaal filtreeritakse madalpääsfiltriga, et saada mõõdetud kondensaatori CX väärtusega proportsionaalne alalispinge, mis saadetakse alalisvoolu voltmeetrile, et kuvada otse mõõtetulemus. Lainekuju muundur koosneb inverteeriva sisendiga null-ristuvast komparaatorist, mis teisendab tavalise 1MHz kõrgsagedusliku siinuslaine Wieni ostsillaatorist standardseks inverteerivaks ruutlaineks. Kuna faasitundliku demodulaatori väljundiks on kõrgsageduslikke harmoonilisi sisaldav pulseeriv alalispinge, siis stabiilse ja püsiva alalispinge väljundi saamiseks kasutatakse harmooniliste komponentide välja filtreerimiseks π-tüüpi filtrit. Lõpuks saadetakse vastav keskmine pinge alalisvoolu voltmeetrile. Selleks, et põhimahtuvuse tase vastaks digitaalse multimeetri 2V tasemele, valitakse kõrgsagedusliku siinussignaali sageduseks 1MHz (liiga kõrge sageduse korral tuleks arvestada jaotusparameetreid), efektiivväärtus pingest on 1 V ning ahela võimendusteguri ja tagasisidetakistuse Rf korrutis on, seega Digitaalse multimeetri alalispinge vahemik 200 mV vastab mahtuvuse vahemikule 0,2 pF ja 200 V vastab mahtuvusvahemik 200pF. Mõõtmisvahemik on 10-4 kuni 102 pF ja eraldusvõime on 10-4pF.
