Erweiterung der Kapazitätsmessfunktion eines Digitalmultimeters
1. Online-Messung der Kapazität
Entsprechend den Eigenschaften von Differenz- und Integralschaltungen kann die Kapazitätsmessung in eine Spannungsmessung umgewandelt werden.
Der Kernteil der Schaltung, CX/V, verwendet eine einfache aktive RC-Invers-Differential- und Integralschaltung. Der Wen-Oszillator erzeugt ein Wechselstromsignal Vr mit fester Frequenz, das die CX/V-Umwandlungsschaltung anregt, um eine Wechselspannung V0 (V1) proportional zu CX zu erhalten. Nachdem es durch einen Bandpassfilter zweiter Ordnung gefiltert wurde, um Störungen außerhalb der festen Frequenz zu entfernen, wird es dann einem Wechselstrom/Gleichstrom ausgesetzt, um eine Gleichstrom-Ausgangsspannung V zu erhalten, die proportional zu CX ist. Wenn das Wechselstromsignal Vr den CX/V-Schaltkreis erregt, beträgt die Ausgangsspannung des Wechselrichterintegrators
Das heißt, die gemessene Kapazität CX ist proportional zur Ausgangsspannung C{{0}}, wodurch eine CX → V-Umwandlung erreicht wird. Um den Grundpegel des Kondensators dem 2-V-Pegel des Digitalmultimeters anzupassen, wird die Schwingungsfrequenz des Venturi-Oszillators mit 400 Hz ausgewählt, der effektive Spannungswert beträgt 1 V, R1 wird mit 20 kΩ angenommen und C1 wird mit angenommen 0,1 μ F. R2 ändert sich von 200 Ω -2k Ω -20k Ω -200k Ω -2M Ω, entsprechend einem Messkapazitätsbereich von 20 μ F{{ 16}} μ F-200nF-20nF-2nF.
2. Kleine Kapazität messen
Der Bereich zum Messen der Kapazität mit einem typischen dreieinhalbstelligen Multimeter liegt zwischen 2000 pF und 20 μF. Die Messung kleiner Kondensatoren unter 1 pF scheint machtlos. Mit der kapazitiven Impedanzmethode und der Verwendung von Hochfrequenzsignalen kann die Messung kleiner Kondensatoren erreicht werden. Das Messschaltbild ist in Abbildung 2 dargestellt. CX ist die gemessene Kapazität und Rf ist der Rückkopplungswiderstand am Ende der Umkehrphase. Wenn die Eingangsfrequenz des Sinussignals Vi f ist, betragen die an CX dargestellte Impedanz und die Verstärkung des Operationsverstärkers: Wenn A und Rf konstant sind, ist die Sinussignalfrequenz f umgekehrt proportional zur gemessenen Kapazität CX. Zur Messung kleinerer Kondensatoren werden Hochfrequenzsignale zur Messung verwendet.
