Proširenje mogućnosti mjerenja kapaciteta digitalnog multimetra
1 Online mjerenje kapacitivnosti
Mjerenje kapacitivnosti može se transformirati u mjerenje napona u zavisnosti od karakteristika diferencijalnih i integralnih kola.
Korišćenjem jednostavnog aktivnog RC invertnog diferencijalnog i integralnog kola, centralna komponenta kola, CX/V, radi. Kolo za konverziju CX/V pobuđuje se AC signalom fiksne frekvencije iz Wien oscilatora kako bi se proizveo AC napon V0 (V1) proporcionalan CX. Ovaj napon se zatim filtrira pomoću propusnog filtera drugog reda kako bi se uklonili signali različiti od fiksne frekvencije. Nakon nereda, AC/DC se koristi za obezbjeđivanje DC izlaznog napona V proporcionalnog CX. CX/V kolo se pobuđuje AC signalom Vr, a izlazni napon invertnog integratora se mijenja kao rezultat.
Drugim riječima, konverzija CX u V se ostvaruje jer je izmjereni kapacitet CX direktno proporcionalan izlaznom naponu C{{0}}. Frekvencija oscilovanja od 400Hz Wien oscilatora, 1V efektivnog napona, 20k otpora R1 i 0.1F kapacitivnosti C1 moraju biti prisutni da bi osnovni opseg kapacitivnosti odgovarao opsegu od 2V digitalnog multimetra. Opseg mjernog kapaciteta za R2 se mijenja od 200-2k-200k-200k-2M do 20F-2F-200nF{{17} }nF-2nF.
2 Mjerenje malog kapaciteta
Opći troipocifreni digitalni multimetar ima raspon od 2000pF do 20μF za mjerenje kapacitivnosti, a nemoćan je mjeriti male kapacitete ispod 1pF. Prema metodi kapacitivne reaktancije i korištenjem visokofrekventnih signala, može se realizovati mjerenje male kapacitivnosti. Dijagram mjernog kruga je prikazan na slici 2. CX je izmjereni kapacitet, a Rf je otpor povratne sprege invertnog terminala. Kada je ulaz sinusoidnog signala Vi sa frekvencijom f, impedansa predstavljena na CX i pojačanje operacionog pojačala su: kada su A i Rf konstantni, frekvencija sinusoidnog signala f je obrnuto proporcionalna izmjerenoj kapacitivnosti CX. Za mjerenje malih kapaciteta koriste se visokofrekventna mjerenja signala.
Visokofrekventni sinusoidni signal koji generiše visokofrekventni generator signala se primenjuje na izmereni kondenzator, a CX se pretvara u kapacitivnu reaktansu Xc, a zatim se Xc pretvara u signal izmjeničnog napona kroz C/ACV konverziju, koji se pojačava pomoću pojačalo, a izlaz izolacionog transformatora se šalje na fazno osjetljivi demodulator demodulator; drugi ulaz fazno osjetljivog demodulatora je kvadratni val (tj. demodulirani signal) generiran visokofrekventnim sinusnim valom kroz pretvarač valnog oblika, a dva ulazna signala imaju istu frekvenciju i fazu. Demodulirani signal se filtrira pomoću niskopropusnog filtera kako bi se dobio DC napon proporcionalan vrijednosti izmjerenog kondenzatora CX, koji se šalje DC voltmetru kako bi se direktno prikazao rezultat mjerenja. Pretvarač talasnog oblika sastoji se od komparatora koji prelazi nulu sa invertujućim ulazom, koji pretvara standardni sinusni val visoke frekvencije od 1MHz iz Wien oscilatora u standardni invertirajući kvadratni val. Budući da je izlaz fazno osjetljivog demodulatora pulsirajući istosmjerni napon koji sadrži visokofrekventne harmonike, da bi se dobio stabilan i konstantan izlaz istosmjernog napona, koristi se filter tipa π za filtriranje harmonijskih komponenti. Konačno, odgovarajući prosječni napon se šalje na DC voltmetar. Da bi osnovni nivo kapacitivnosti odgovarao nivou od 2V digitalnog multimetra, frekvencija visokofrekventnog sinusoidnog signala se bira kao 1MHz (ako je frekvencija previsoka, treba uzeti u obzir parametre distribucije), efektivnu vrijednost napona je 1V, a proizvod faktora pojačanja kola i otpora povratne sprege Rf je, tako da opseg istosmjernog napona digitalnog multimetra od 200mV odgovara rasponu kapacitivnosti od 0,2pF, a 200V odgovara opseg kapacitivnosti od 200pF. Opseg mjerenja je 10-4 do 102pF, a rezolucija 10-4pF.
