デジタルマルチメータの静電容量測定機能を拡張
1 オンライン静電容量測定
静電容量の測定は、差動回路および積分回路の特性に応じて電圧の測定に変換できます。
単純なアクティブ RC 反転差動積分回路を使用して、回路の中心コンポーネントである CX/V が動作します。 CX/V 変換回路は、ウィーン発振器からの固定周波数 AC 信号によって励起され、CX に比例する AC 電圧 V0 (V1) を生成します。 次に、この電圧は 2 次バンドパス フィルターでフィルター処理され、固定周波数以外の信号が除去されます。 クラッターの後、AC/DC を使用して、CX に比例した DC 出力電圧 V を提供します。 CX/V 回路は交流信号 Vr によって励起され、その結果反転積分器の出力電圧が変化します。
言い換えれば、測定された静電容量 CX は出力電圧 C{{0}} に正比例するため、CX から V への変換が実現されます。 ウィーン発振器の 400Hz の発振周波数、1V の実効電圧、20k の抵抗 R1、および 0.1F の静電容量 C1 がすべて、デジタル マルチメータの 2V 範囲と一致する基本静電容量範囲に存在する必要があります。 R2 の測定静電容量範囲は、200-2k-200k-200k-2M から 20F-2F-200nF{{17}) に変化します。 }nF-2nF。
2 微小静電容量の測定
一般的な 3 桁半のデジタル マルチメータの静電容量の測定範囲は 2000pF ～ 20μF であり、1pF 以下の微小な静電容量を測定するには無力です。 容量性リアクタンス法により高周波信号を利用することで微小な静電容量の測定が可能です。 測定回路図を図 2 に示します。CX は測定された静電容量、Rf は反転端子の帰還抵抗です。 周波数 f の正弦波信号 Vi が入力されると、CX に現れるインピーダンスとオペアンプのゲインは次のようになります。 A と Rf が一定の場合、正弦波信号の周波数 f は測定された静電容量 CX に反比例します。 小さな静電容量を測定するには、高周波信号測定が使用されます。
高周波信号発生器で発生した高周波正弦波信号が被測定コンデンサに印加され、CXが容量性リアクタンスXcに変換され、XcがC/ACV変換により交流電圧信号に変換され、交流電圧信号が増幅されます。増幅器、および絶縁変圧器の出力は位相敏感な復調器の復調に送信されます。 位相敏感復調器のもう一方の入力は、波形コンバータを介して高周波正弦波によって生成された方形波 (つまり、復調信号) であり、2 つの入力信号は同じ周波数と位相を持ちます。 復調された信号はローパス フィルターでフィルター処理され、測定されたコンデンサ CX の値に比例する DC 電圧が得られます。この DC 電圧は DC 電圧計に送信され、測定結果が直接表示されます。 波形コンバータは、反転入力を備えたゼロクロス コンパレータで構成され、ウィーン発振器からの標準 1MHz 高周波正弦波を標準反転方形波に変換します。 位相感応復調器の出力は高周波高調波を含む脈動直流電圧であるため、安定した一定の直流電圧出力を得るために、π型フィルタを用いて高調波成分を除去します。 最後に、対応する平均電圧が DC 電圧計に送信されます。 基本容量レベルをデジタルマルチメータの 2V レベルに対応させるために、高周波正弦波信号の周波数は 1MHz に選択されます (周波数が高すぎる場合は、分布パラメータを考慮する必要があります)。電圧の1V、回路増幅率と帰還抵抗Rfの積は、静電容量範囲は200pFです。 測定範囲は 10-4 ～ 102pF、分解能は 10-4pF です。
