Digital Multimeter의 Capacitance 측정 기능 확장
개요: 이 백서는 온라인에서 정전용량을 측정하는 데 사용되는 기술을 소개하고 일반 디지털 멀티미터의 DC 전압 범위를 사용하여 정전용량의 측정 범위를 확장합니다. 키워드:
범용 3.5자리 또는 4.5자리 멀티미터는 정전용량 측정 기능을 갖추고 있지만 측정 범위가 좁고 측정 정확도가 낮으며 일반적으로 온라인 측정 기능이 없습니다. . 이 문서에서는 이러한 기능을 확장하는 방법에 대해 설명합니다.
1 온라인 커패시턴스 측정
차동 및 적분 회로의 특성에 따라 커패시턴스 측정을 전압 측정으로 변환할 수 있습니다.
회로의 핵심 부분인 CX/V는 간단한 활성 RC 반전 차동 및 적분 회로를 사용합니다. Wien 발진기는 고정 주파수 AC 신호 Vr을 생성하여 CX/V 변환 회로를 활성화하여 CX에 비례하는 AC 전압 V0(V1)을 얻습니다. 이 신호는 2차 대역 통과 필터에 의해 필터링됩니다. 고정 주파수 이외의 신호를 필터링합니다. 클러터 후, CX에 비례하는 DC 출력 전압 V는 AC/DC 후에 얻어진다. AC 신호 Vr이 CX/V 회로를 여자시키면 반전 적분기의 출력 전압이
즉, 측정된 커패시턴스 CX는 출력 전압 C{{0}}에 정비례하므로 CX→V의 변환을 실현합니다. 커패시턴스의 기본 범위를 디지털 멀티미터의 2V 범위에 일치시키기 위해 Wien 발진기의 발진 주파수는 400Hz, 전압의 실효값은 1V, R1은 20kΩ, C1은 0.1μF입니다. R2는 200Ω-2kΩ-20kΩ-200kΩ-2MΩ에서 변경되며 해당 측정 정전 용량 범위는 20μF-2μF-200nF{입니다. {18}}nF-2nF.
2 작은 정전 용량 측정
일반적인 3자리 반 디지털 멀티미터는 커패시턴스 측정을 위해 2000pF ~ 20μF 범위를 가지며 1pF 미만의 작은 커패시턴스를 측정하는 데 무력합니다. 용량성 리액턴스 방식과 고주파 신호를 사용하여 작은 정전 용량 측정을 실현할 수 있습니다. 측정 회로 다이어그램은 그림 2에 나와 있습니다. CX는 측정된 정전 용량이고 Rf는 반전 단자의 피드백 저항입니다. 주파수가 f인 정현파 신호 Vi가 입력되면 CX에 나타나는 임피던스와 연산 증폭기의 이득은 다음과 같습니다. A와 Rf가 일정할 때 정현파 신호 주파수 f는 측정된 정전 용량 CX에 반비례합니다. 작은 커패시턴스를 측정하기 위해 고주파 신호 측정이 사용됩니다.
측정을 구현하기 위한 회로 원리의 블록 다이어그램은 그림 2(b)에 나와 있습니다. 측정 프로세스는 고주파 신호 발생기에서 생성된 고주파 정현파 신호를 측정된 커패시터에 인가하고 CX를 용량성 리액턴스 Xc로 변환한 다음 Xc를 C/ACV 변환을 통해 AC 전압 신호로 변환하고, 증폭기에 의해 증폭되고 절연 변압기에 의해 출력됩니다. 복조를 위해 위상에 민감한 복조기로 보내십시오. 위상에 민감한 복조기의 다른 입력은 파형 변환기를 통해 고주파 정현파에 의해 생성된 구형파(즉, 복조된 신호)이며 두 입력 신호는 동일한 주파수와 위상을 갖습니다. 복조된 신호는 저역 통과 필터에 의해 필터링되어 측정된 커패시터 CX 값에 비례하는 DC 전압을 얻습니다. 이 전압은 DC 전압계로 전송되어 측정 결과를 직접 표시합니다. 파형 변환기는 Wien 발진기의 표준 1MHz 고주파 사인파를 표준 반전 구형파로 변환하는 반전 입력이 있는 제로 크로싱 비교기로 구성됩니다. 위상에 민감한 복조기의 출력은 고주파 고조파를 포함하는 맥동 직류 전압이므로 안정적이고 일정한 직류 전압 출력을 얻기 위해 **π 유형 필터를 사용하여 고조파 성분을 필터링합니다. 마지막으로 해당 평균 전압이 DC 전압계로 전송됩니다. 기본 커패시턴스 레벨을 디지털 멀티미터의 2V 레벨에 일치시키기 위해 고주파 정현파 신호의 주파수를 1MHz로 선택하고(주파수가 너무 높으면 분포 매개변수를 고려해야 함) 유효 값 의 전압은 1V이고 회로 증폭률과 피드백 저항 Rf의 곱은 200pF의 커패시턴스 범위. 측정 범위는 10-4-102pF, 분해능은 10-4pF, 측정 정확도는
