Проширивање мерења капацитета на дигиталним мултиметрима
На основу карактеристика диференцијалних и интегралних кола, мерење капацитивности се може претворити у мерење напона.
Основни део кола, ЦКС/В, користи једноставан активни РЦ инвертујући диференцијатор и интегратор. Осцилатор Виен моста генерише АЦ сигнал Вр на фиксној фреквенцији, који побуђује ЦКС/В коло за конверзију да производи наизменични напон В0(В1) пропорционалан ЦКС. Након уклањања шума изван фиксне фреквенције помоћу пропусног филтера другог реда, АЦ/ДЦ конверзија даје ДЦ излазни напон В пропорционалан ЦКС.
Када АЦ сигнал Вр побуђује ЦКС/В коло, излазни напон инвертног интегратора је:
То јест, измерена капацитивност ЦКС је пропорционална излазном напону В0, чиме се остварује конверзија ЦКС→В. Да би се ускладио основни опсег капацитивности са опсегом од 2 В дигиталног мултиметра, осцилатор Виен моста је подешен на 400 Хз са РМС напоном од 1 В, Р1=20} 1 кΩ{8}. 200 Ω – 2 кΩ – 20 кΩ – 200 кΩ – 2 МΩ, одговарајући опсези мерења капацитивности су 20 μФ – 2 μФ – 200 нФ – 20 нФ – 2 нФ.
2 Мерење малих капацитета
Типични дигитални мултиметри са 3½ цифре имају опсег мерења капацитивности од 2000 пФ ~ 20 μФ и не могу мерити мале капацитете испод 1 пФ. Коришћење капацитивног метода реактансе са високофреквентним сигналима омогућава мерење минутних капацитивности, као што је приказано на Слици 2. Нека ЦКСацитет повратна спрега буде повратна спрега у повратној спрези Р. унос. За синусни улазни сигнал Ви на фреквенцији ф, импеданса ЦКС и појачање оп-појачала су дати као: Са фиксним А и Рф, фреквенција ф синусног сигнала је обрнуто пропорционална ЦКС. Високофреквентни сигнали се стога користе за мерење малих капацитивности.
Блок дијаграм мерног кола је приказан на слици 2(б). Процес мерења је следећи: Високофреквентни синусоидални сигнал из генератора сигнала се примењује на измерену капацитивност, претварајући ЦКС у капацитивну реактансу КСЦ. Овај КСЦ се претвара у наизменични напон преко Ц/АЦВ претварача, појачава се и шаље преко другог фазног трансформатора. улаз у демодулатор је квадратни талас (референтни сигнал) изведен из високофреквентног синусног таласа кроз претварач таласног облика, са истом фреквенцијом и фазом. Демодулисани сигнал се филтрира помоћу нископропусног филтера да би се произвео једносмерни напон пропорционалан ЦКС, који се шаље на ДЦ волтметар за директан приказ.
Конвертор таласног облика је инвертујући компаратор са укрштањем нуле који претвара стандардни синусни талас високе фреквенције од 1 МХз из осцилатора Виен моста у стандардни обрнути квадратни талас. Пошто је излаз фазно осетљивог демодулатора пулсирајући једносмерни напон који садржи високофреквентне хармонике,π-филтеркористи се за уклањање хармоника и добијање стабилног, константног ДЦ излаза. Одговарајући средњи напон се затим шаље на ДЦ волтметар.
Да би се основни опсег капацитивности ускладио са опсегом од 2В дигиталног мултиметра, високофреквентни синусоидни сигнал је подешен на1 MHz(довољно високо да се избегну ефекти дистрибуираних параметара на превисоким фреквенцијама) са РМС напоном од 1 В. Производ појачања кола и отпорника повратне спреге Рф је подешен тако да опсег од 200 мВ ДЦ мултиметра одговара 0,2 пФ, а 2 В одговара 200 пФ.
