گسترش تابع اندازه گیری ظرفیت برای مولتی مترهای دیجیتال (DMM)
1. اندازه گیری آنلاین ظرفیت
با توجه به خواص مدارهای انتگرال دیفرانسیل، اندازه گیری ظرفیت خازنی را می توان به اندازه گیری ولتاژ تبدیل کرد.
بخش اصلی مدار CX/V از یک مدار تمایز معکوس و یکپارچه سازی RC فعال ساده استفاده می کند. نوسانگر Wen یک سیگنال AC با فرکانس ثابت Vr تولید می کند که مدار تبدیل CX/V را برای بدست آوردن ولتاژ AC V0 (V1) متناسب با CX تحریک می کند. پس از فیلتر شدن توسط فیلتر گذر باند مرتبه دوم برای حذف ناخالصی های خارج از فرکانس ثابت، ولتاژ خروجی AC/DC V متناسب با CX بدست می آید. هنگامی که سیگنال AC Vr مدار CX/V را تحریک می کند، ولتاژ خروجی یکپارچه ساز معکوس کننده است.
یعنی، ظرفیت اندازه گیری شده CX با ولتاژ خروجی C0 متناسب است، بنابراین تبدیل CX → V حاصل می شود. به منظور تطبیق سطح پایه خازن با سطح 2 ولت مولتی متر دیجیتال، فرکانس نوسان نوسانگر Wen 400 هرتز، مقدار ولتاژ موثر 1 ولت، R1 روی 20k Ω، و C1 روی 0.1 μF تنظیم شده است. Ω، مربوط به محدوده ظرفیت اندازه گیری شده 20 μ F-2 μ F-200nF-20nF-2nF.
2. خازن های کوچک را اندازه گیری کنید
محدوده یک مولتی متر معمولی سه و نیم رقمی برای اندازه گیری ظرفیت 2000pF تا 20 μF است و برای اندازه گیری خازن های کوچک زیر 1pF بی قدرت است. با توجه به روش امپدانس خازنی و با استفاده از سیگنال های فرکانس بالا، اندازه گیری خازن های کوچک امکان پذیر است. نمودار مدار اندازه گیری در شکل 2 نشان داده شده است. CX ظرفیت اندازه گیری شده است و Rf مقاومت فیدبک در انتهای معکوس است. هنگامی که فرکانس ورودی سیگنال سینوسی Vi f است، امپدانس ارائه شده در CX و بهره تقویت کننده عملیاتی عبارتند از: وقتی A و Rf ثابت هستند، فرکانس سیگنال سینوسی f با ظرفیت اندازه گیری شده CX نسبت معکوس دارد. برای اندازهگیری خازنهای کوچکتر، از سیگنالهای فرکانس بالا برای اندازهگیری-استفاده کنید.
بلوک دیاگرام اصل مدار برای اندازه گیری در شکل 2 (ب) نشان داده شده است. فرآیند اندازه گیری به شرح زیر است: سیگنال سینوسی فرکانس بالا تولید شده توسط مولد سیگنال فرکانس بالا به خازن اندازه گیری شده اعمال می شود، CX به امپدانس خازنی Xc تبدیل می شود و سپس Xc به سیگنال ولتاژ متناوب از طریق C/ACV تبدیل می شود، و تبدیل آمپلی فایر به خروجی تبدیل می شود، تبدیل کننده تقویت کننده تقویت می شود. به یک دمدولاتور حساس به فاز برای دمودولاسیون. ورودی دیگر دمودولاتور حساس به فاز یک موج مربعی (یعنی سیگنال دمودولاسیون) است که توسط یک موج سینوسی با فرکانس بالا از طریق مبدل شکل موج تولید میشود و دو سیگنال ورودی دارای فرکانس و فاز یکسان هستند. سیگنال دمودولهشده توسط یک فیلتر پایین- فیلتر میشود تا یک ولتاژ DC متناسب با مقدار ظرفیت اندازهگیری شده CX به دست آید، که سپس برای نمایش مستقیم نتیجه اندازهگیری به یک ولت متر DC ارسال میشود. مبدل شکل موج از یک مقایسه کننده صفر با ورودی معکوس تشکیل شده است که موج سینوسی با فرکانس بالا{11}مگاهرتز استاندارد را از نوسانگر ون به یک موج مربعی معکوس استاندارد تبدیل می کند. با توجه به اینکه خروجی دمدولاتور حساس به فاز یک ولتاژ DC ضربانی حاوی هارمونیکهای فرکانس بالا است، از فیلتر نوع π - برای فیلتر کردن اجزای هارمونیک استفاده میشود تا خروجی ولتاژ DC پایدار و ثابت به دست آید.
سپس مقدار متوسط ولتاژ مربوطه را به ولت متر DC ارسال کنید. برای مطابقت با محدوده خازنی پایه با محدوده 2 ولت مولتی متر دیجیتال، فرکانس سیگنال سینوسی فرکانس بالا 1 مگاهرتز انتخاب می شود (در صورت بالا بودن فرکانس پارامترهای توزیع باید در نظر گرفته شود)، مقدار موثر ولتاژ 1 ولت است و حاصلضرب ضریب تقویت مدار و مقاومت فیدبک Rf است. بنابراین، محدوده ولتاژ DC مولتی متر دیجیتال 200 میلی ولت است که مربوط به محدوده ظرفیت 0.2 pF است و 200 ولت مربوط به محدوده ظرفیت 200 pF است.
محدوده اندازه گیری 10-4-102pF و وضوح 10-4pF است. دقت اندازه گیری است
