デジタルマルチメータの静電容量測定機能を拡張
要約: この文書では、オンラインで静電容量を測定し、通常のデジタルマルチメータの DC 電圧範囲を使用して静電容量の測定範囲を拡張するために使用される技術を紹介します。 キーワード:
汎用の3桁半や4桁半のマルチメータには静電容量測定機能が搭載されていますが、測定範囲が狭く測定精度が低く、一般にオンライン測定機能はありません。 この記事では、これらの機能を拡張する方法について説明します。
1 オンライン静電容量測定
差動回路と積分回路の性質に応じて、静電容量の測定を電圧測定に変換できます。
回路のコア部分である CX/V は、単純なアクティブ RC 反転差動積分回路を使用します。 ウィーン発振器は固定周波数の AC 信号 Vr を生成し、CX/V 変換回路を励起して CX に比例する AC 電圧 V0 (V1) を取得します。この電圧は 2 次バンドパス フィルターでフィルターされます。固定周波数以外の信号をフィルタリングして除去します。 クラッタ後、AC/DC 後に CX に比例した DC 出力電圧 V が得られます。 AC 信号 Vr が CX/V 回路を励磁すると、反転積分器の出力電圧が
つまり、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→V の変換が実現されます。 静電容量の基本範囲をデジタルマルチメータの2Vレンジに対応させるため、ウィーン発振器の発振周波数は400Hz、電圧の実効値は1V、R1は20kΩ、C1は0.1μFとなります。 R2は200Ω-2kΩ-20kΩ-200kΩ-2MΩから変化し、対応する測定容量範囲は20μF-2μF-200nF{ {18}}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。
測定を実現する回路原理のブロック図を図2(b)に示します。 測定プロセスは、高周波信号発生器で発生した高周波正弦波信号を被測定コンデンサに印加し、CXを容量性リアクタンスXcに変換し、XcをC/ACV変換により交流電圧信号に変換します。それはアンプによって増幅され、絶縁トランスによって出力されます。 復調のために位相感応復調器に送信します。 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型フィルタを使用し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、測定精度は
