디지털 멀티미터(DMM)의 정전용량 측정 기능 확장
1. 커패시턴스의 온라인 측정
차동 적분 회로의 특성에 따라 커패시턴스 측정이 전압 측정으로 변환될 수 있습니다.
회로 CX/V의 핵심 부분은 간단한 활성 RC 역 미분 및 통합 회로를 채택합니다. Wen 발진기는 고정 주파수 AC 신호 Vr을 생성하며, 이는 CX/V 변환 회로를 자극하여 CX에 비례하는 AC 전압 V0(V1)을 얻습니다. 고정 주파수 밖의 불순물을 제거하기 위해 2차-차 대역 통과 필터로 필터링한 후 CX에 비례하는 AC/DC 출력 전압 V를 얻습니다. AC 신호 Vr이 CX/V 회로를 자극할 때 반전 적분기의 출력 전압은 다음과 같습니다.
즉, 측정된 정전용량 CX는 출력 전압 C0에 비례하므로 CX → V 변환이 이루어집니다. 커패시턴스 기본 레벨을 디지털 멀티미터의 2V 레벨과 일치시키기 위해 Wen 발진기의 발진 주파수는 400Hz, 유효 전압 값은 1V, R1은 20kΩ, C1은 0.1μF로 설정됩니다. R2는 200Ω -2kΩ -20kΩ -200kΩ -2MΩ으로 다양합니다. 측정된 커패시턴스 범위는 20μF-2μF-200nF-20nF-2nF입니다.
2. 소형 콘덴서 측정
커패시턴스 측정을 위한 일반적인 3자리 반 자리 멀티미터의 범위는 2000pF ~ 20μF이며, 1pF 미만의 소형 커패시터를 측정하는 데는 무력합니다. 커패시턴스 임피던스 방식과 고주파-주파수 신호를 사용하면 작은 커패시터도 측정할 수 있습니다. 측정 회로 다이어그램은 그림 2에 나와 있습니다. CX는 측정된 정전 용량이고 Rf는 반전 끝의 피드백 저항입니다. 사인 신호 Vi의 입력 주파수가 f일 때 CX에 나타나는 임피던스와 연산 증폭기의 이득은 다음과 같습니다. A와 Rf가 일정할 때 사인 신호 f의 주파수는 측정된 커패시턴스 CX에 반비례합니다. 더 작은 커패시터를 측정하려면 측정용 고주파-주파수 신호를 사용하십시오.
측정을 위한 회로 원리의 블록 다이어그램은 그림 2(b)에 나와 있습니다. 측정 과정은 다음과 같습니다. 고주파-주파수 신호 발생기에서 생성된 고주파-정현파 신호를 측정 커패시터에 적용하고 CX를 커패시턴스 임피던스 Xc로 변환한 후 Xc를 C/ACV 변환을 통해 AC 전압 신호로 변환하고 증폭기로 증폭한 다음 절연 변압기의 출력을 위상 감지 복조기로 전송하여 복조합니다. 위상 감지 복조기의 다른 입력은 파형 변환기를 통해 고주파-주파수 사인파에 의해 생성된 구형파(즉, 복조 신호)이며 두 입력 신호는 동일한 주파수와 위상을 갖습니다. 복조된 신호는 저역 통과 필터로 필터링되어 측정된 커패시턴스 CX 값에 비례하는 DC 전압을 얻은 다음 측정 결과를 직접 표시하기 위해 DC 전압계로 전송됩니다. 파형 변환기는 Wen 발진기의 표준 1MHz 고주파수 사인파를 표준 역전 구형파로 변환하는 반전 입력이 있는 제로 크로싱 비교기로 구성됩니다. 위상 감지 복조기의 출력은 고주파-주파수 고조파를 포함하는 맥동 DC 전압이기 때문에 안정적이고 일정한 DC 전압 출력을 얻기 위해 π- 유형 필터를 사용하여 고조파 성분을 필터링합니다.
그런 다음 해당 평균 전압 값을 DC 전압계로 보냅니다. 기본 커패시턴스 범위를 디지털 멀티미터의 2V 범위와 일치시키기 위해 고주파- 주파수 사인 신호의 주파수는 1MHz로 선택하고(주파수가 너무 높으면 분포 매개변수를 고려해야 함) 전압의 유효 값은 1V이며 회로 증폭 계수와 피드백 저항 Rf의 곱은 다음과 같습니다. 따라서 디지털 멀티미터의 DC 전압 범위는 200mV로 정전용량 범위 0.2pF에 해당하고, 200V는 정전용량 범위 200pF에 해당합니다.
측정 범위는 10-4-102pF이고 해상도는 10-4pF입니다. 측정 정확도는
