A digitális multiméter kapacitásmérő képességének bővítése
1 Online kapacitásmérés
A kapacitásmérés a differenciál- és integráláramkörök jellemzőitől függően feszültségméréssé alakítható.
Egy egyszerű aktív RC invertáló differenciál és integrál áramkör használatával az áramkör központi eleme, a CX/V működik. A CX/V konverziós áramkört a Wien oszcillátor fix frekvenciájú váltakozó áramú jele gerjeszti, hogy a CX-szel arányos V0 (V1) váltakozó feszültséget állítson elő. Ezt a feszültséget ezután egy másodrendű sáváteresztő szűrő szűri, hogy eltávolítsa a rögzített frekvencián kívüli jeleket. A zűrzavar után AC/DC-t használnak a CX-vel arányos V egyenáramú kimeneti feszültség biztosítására. A CX/V áramkört a Vr váltóáramú jel gerjeszti, és ennek hatására az invertáló integrátor kimeneti feszültsége megváltozik.
Más szóval, a CX átalakítása V-re valósul meg, mivel a mért CX kapacitás egyenesen arányos a C{{0}} kimeneti feszültséggel. A Wien oszcillátor 400 Hz-es oszcillációs frekvenciájának, 1 V effektív feszültségének, 20 k R1 ellenállásának és 0,1 F C1 kapacitásának jelen kell lennie ahhoz, hogy az alap kapacitás tartomány megfeleljen a digitális multiméter 2 V-os tartományának. Az R2 mérési kapacitástartománya 200-2k-200k-200k-2M-ről 20F-2F-200nF{{17} értékre változik. }nF-2nF.
2 Kis kapacitás mérése
Az általános, három és fél számjegyű digitális multiméter 2000pF-től 20μF-ig terjed a kapacitás mérésére, 1pF alatti apró kapacitások mérésére pedig tehetetlen. A kapacitív reaktancia módszer szerint és nagyfrekvenciás jelek felhasználásával az apró kapacitás mérése is megvalósítható. A mérési kapcsolási rajz a 2. ábrán látható. CX a mért kapacitás, Rf pedig az invertáló kapocs visszacsatoló ellenállása. Ha az f frekvenciájú Vi szinuszos jelet adjuk be, a CX-en megjelenő impedancia és a műveleti erősítő erősítése: ha A és Rf állandó, az f szinuszos jelfrekvencia fordítottan arányos a mért CX kapacitással. A kis kapacitások mérésére nagyfrekvenciás jelméréseket használnak.
A nagyfrekvenciás jelgenerátor által generált nagyfrekvenciás szinuszos jel a mért kondenzátorra kerül, és a CX Xc kapacitív reaktanciává, majd az Xc C/ACV konverzión keresztül váltakozó feszültségű jellé alakul, amelyet felerősít a erősítő, és a leválasztó transzformátor kimenete a fázisérzékeny demodulátor demodulációba kerül; a fázisérzékeny demodulátor másik bemenete egy négyszöghullám (vagyis demodulált jel), amelyet nagyfrekvenciás szinuszhullám generál egy hullámforma-átalakítón keresztül, és a két bemeneti jel azonos frekvenciájú és fázisú. A demodulált jelet egy aluláteresztő szűrő szűri, hogy a mért CX kondenzátor értékével arányos egyenfeszültséget kapjon, amely az egyenáramú voltmérőhöz kerül, hogy közvetlenül megjelenítse a mérési eredményt. A hullámforma-átalakító egy invertáló bemenettel rendelkező, nulla keresztezésű komparátorból áll, amely egy bécsi oszcillátorból származó szabványos 1 MHz-es nagyfrekvenciás szinuszhullámot alakít át szabványos invertáló négyszöghullámmá. Mivel a fázisérzékeny demodulátor kimenete egy pulzáló, nagyfrekvenciás harmonikusokat tartalmazó egyenfeszültség, a stabil és állandó egyenfeszültségű kimenet elérése érdekében a harmonikus komponensek kiszűrésére π típusú szűrőt alkalmazunk. Végül a megfelelő átlagos feszültséget továbbítják a DC voltmérőhöz. Annak érdekében, hogy az alapkapacitás szintje megfeleljen a digitális multiméter 2V-os szintjének, a nagyfrekvenciás szinuszos jel frekvenciája 1MHz (ha a frekvencia túl magas, akkor az eloszlási paramétereket kell figyelembe venni), az effektív érték a feszültség 1V, az áramköri erősítési tényező és az Rf visszacsatolási ellenállás szorzata pedig, tehát A digitális multiméter 200mV-os egyenfeszültség-tartománya 0,2pF-os kapacitástartománynak, a 200V pedig egy 200pF kapacitás tartomány. A mérési tartomány 10-4–102 pF, a felbontás pedig 10-4pF.
