Mở rộng khả năng đo điện dung của đồng hồ vạn năng kỹ thuật số
1 Đo điện dung trực tuyến
Theo bản chất của các mạch vi phân và tích phân, phép đo điện dung có thể được chuyển đổi thành phép đo điện áp.
Phần cốt lõi của mạch, CX/V, sử dụng vi sai đảo ngược RC chủ động và mạch tích phân. Bộ tạo dao động Wien tạo tín hiệu AC tần số cố định Vr, tín hiệu này kích thích mạch chuyển đổi CX/V để thu được điện áp AC V0 (V1) tỷ lệ với CX, được lọc bởi bộ lọc thông dải bậc hai để lọc ra các tín hiệu khác với tần số cố định. Sau khi lộn xộn, điện áp đầu ra DC V tỷ lệ với CX thu được sau AC/DC. Khi tín hiệu AC Vr kích thích mạch CX/V, điện áp đầu ra của bộ tích phân đảo
Nghĩa là, điện dung đo được CX tỷ lệ thuận với điện áp đầu ra C{{0}}, do đó thực hiện chuyển đổi CX→V. Để làm cho dải điện dung cơ bản tương ứng với dải 2V của đồng hồ vạn năng kỹ thuật số, tần số dao động của bộ tạo dao động Wien là 400Hz, giá trị hiệu dụng của điện áp là 1V, R1 là 20kΩ và C1 là 0,1μF. R2 thay đổi từ 200Ω-2kΩ-20kΩ-200kΩ-2MΩ và phạm vi điện dung đo tương ứng là 20μF-2μF-200nF{ {18}}nF-2nF.
2 Đo điện dung nhỏ
Đồng hồ vạn năng kỹ thuật số ba chữ số nói chung có dải từ 2000pF đến 20μF để đo điện dung và không có khả năng đo điện dung nhỏ dưới 1pF. Theo phương pháp phản ứng điện dung và sử dụng tín hiệu tần số cao, có thể thực hiện phép đo điện dung cực nhỏ. Sơ đồ mạch đo được hiển thị trong Hình 2. CX là điện dung đo được và Rf là điện trở phản hồi của cực đảo. Khi tín hiệu hình sin Vi với tần số f được đưa vào, trở kháng biểu thị trên CX và hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại hoạt động là: khi A và Rf không đổi, tần số tín hiệu hình sin f tỷ lệ nghịch với điện dung đo được CX. Để đo điện dung nhỏ, người ta sử dụng phép đo tín hiệu tần số cao.
Nguyên tắc mạch để thực hiện phép đo. Quá trình đo là: tín hiệu hình sin tần số cao do bộ tạo tín hiệu tần số cao tạo ra được áp dụng cho tụ điện được đo và CX được chuyển đổi thành điện kháng Xc, sau đó Xc được chuyển đổi thành tín hiệu điện áp AC thông qua chuyển đổi C/ACV, được khuếch đại bởi bộ khuếch đại và xuất ra bởi biến áp cách ly. Gửi nó đến bộ giải điều chế nhạy pha để giải điều chế; đầu vào khác của bộ giải điều chế nhạy pha là sóng vuông (nghĩa là tín hiệu đã giải điều chế) được tạo bởi sóng hình sin tần số cao thông qua bộ chuyển đổi dạng sóng và hai tín hiệu đầu vào có cùng tần số và pha. Tín hiệu giải điều chế được lọc bằng bộ lọc thông thấp để thu được điện áp một chiều tỷ lệ với giá trị của tụ CX đo được, đưa đến vôn kế DC để hiển thị trực tiếp kết quả đo. Bộ chuyển đổi dạng sóng bao gồm một bộ so sánh không giao nhau với đầu vào đảo ngược, giúp chuyển đổi sóng hình sin tần số cao 1 MHz tiêu chuẩn từ bộ tạo dao động Wien thành sóng vuông đảo ngược tiêu chuẩn. Do đầu ra của bộ giải điều chế nhạy pha là điện áp DC dao động chứa sóng hài tần số cao nên để có được đầu ra điện áp DC ổn định và không đổi, người ta sử dụng bộ lọc loại π để lọc các thành phần sóng hài. Cuối cùng, điện áp trung bình tương ứng được gửi đến vôn kế DC. Để làm cho mức điện dung cơ bản tương ứng với mức 2V của đồng hồ vạn năng kỹ thuật số, tần số của tín hiệu hình sin tần số cao được chọn là 1 MHz (nếu tần số quá cao, cần xem xét các tham số phân phối), giá trị hiệu dụng của điện áp là 1V và tích của hệ số khuếch đại mạch và điện trở phản hồi Rf là, do đó, dải điện áp DC của đồng hồ vạn năng kỹ thuật số là 200mV tương ứng với dải điện dung 0,2pF và 200V tương ứng với một dải điện dung 200pF. Phạm vi đo là 10-4 đến 102pF và độ phân giải là 10-4pF.
