Digitaalsete multimeetrite mahtuvuse mõõtmise laiendamine
Diferentsiaal- ja integraalahelate omaduste põhjal saab mahtuvuse mõõtmise teisendada pinge mõõtmiseks.
Ahela põhiosa CX/V kasutab lihtsat aktiivset RC inverteerivat diferentsiaatorit ja integraatorit. Wieni sillaostsillaator genereerib fikseeritud sagedusega vahelduvvoolu signaali Vr, mis ergastab CX/V konversiooniahelat, et tekitada vahelduvpinge V0(V1), mis on võrdeline CX-ga. Pärast fikseeritud sagedusest väljaspool asuva müra eemaldamist teist järku ribapääsfiltriga annab AC/DC muundamine alalisvoolu väljundpinge V, mis on võrdeline CX-ga.
Kui vahelduvvoolu signaal Vr ergastab CX/V-ahelat, on inverteeriva integraatori väljundpinge:
See tähendab, et mõõdetud mahtuvus CX on võrdeline väljundpingega V0, saavutades seega CX→V teisenduse. Põhimahtuvuse vahemiku sobitamiseks digitaalse multimeetri 2 V vahemikuga on Wieni sillaostsillaator seatud sagedusele 400 Hz ja RMS pinge on 1 V, R1 =20 1 Ω{. R2 on 200 Ω – 2 kΩ – 20 kΩ – 200 kΩ – 2 MΩ, vastavad mahtuvuse mõõtmisvahemikud on 20 μF – 2 μF – 200 nF – 20 nF – 2 nF.
2 Väikeste mahtude mõõtmine
Tüüpiliste 3½-kohaliste digitaalsete multimeetrite mahtuvuse mõõtmise vahemik on 2000 pF ~ 20 μF ja need ei suuda mõõta väikeseid mahtuvusi alla 1 pF. Mahtuvusliku reaktantsi meetodi kasutamine kõrgsageduslike signaalidega võimaldab mõõta minutimahtuvusi, nagu on näidatud joonisel 2. inverteeriv sisend. Siinuse sisendsignaali Vi korral sagedusel f saadakse CX-i impedants ja operatsioonivõimendi võimendus järgmiselt: Fikseeritud A ja Rf korral on siinussignaali sagedus f pöördvõrdeline CX-ga. Seetõttu kasutatakse väikese mahtuvuse mõõtmiseks kõrgsageduslikke signaale.
Mõõtmisahela plokkskeem on näidatud joonisel 2(b). Mõõtmisprotsess on järgmine: mõõdetud mahtuvusele suunatakse signaaligeneraatori kõrgsageduslik siinussignaal, mis muundab CX mahtuvuslikuks reaktantsiks XC. See XC muundatakse C/ACV muunduri kaudu vahelduvpingeks, võimendatakse faasi- ja tundliku transformaatori kaudu. muu demodulaatori sisend on ruutlaine (referentssignaal), mis tuletatakse kõrgsageduslikust siinuslainest läbi lainekuju muunduri, sama sageduse ja faasiga. Demoduleeritud signaal filtreeritakse madalpääsfiltriga, et tekitada CX-ga proportsionaalne alalispinge, mis saadetakse otsekuvamiseks alalisvoolu voltmeetrile.
Lainekuju muundur on inverteeriv null-ristumisega komparaator, mis teisendab Wieni silla ostsillaatori standardse 1 MHz kõrgsagedusliku siinuslaine tavaliseks pööratud ruutlaineks. Kuna faasitundliku demodulaatori väljund on pulseeriv alalispinge, mis sisaldab kõrgsageduslikke harmoonilisi,π-filterkasutatakse harmooniliste eemaldamiseks ja stabiilse konstantse alalisvoolu väljundi saamiseks. Seejärel saadetakse vastav keskmine pinge alalisvoolu voltmeetrile.
Põhimahtuvuse vahemiku sobitamiseks digitaalse multimeetri 2 V vahemikuga seatakse kõrgsageduslik siinussignaal1 MHz(piisavalt kõrge, et vältida hajutatud parameetrite mõju ülemäärastel sagedustel) RMS-pingega 1 V. Ahela võimenduse ja tagasiside takisti Rf korrutis on seatud nii, et multimeetri 200 mV alalisvoolu vahemik vastab 0,2 pF ja 2 V vastab 200 pF.
