Проширење функције мерења капацитивности дигиталних мултиметара
На основу карактеристика диференцијалних и интегралних кола, мерење капацитивности се може претворити у мерење напона.
Језгро ЦКС/В конверзијског кола усваја једноставну РЦ диференцијалну и интегралну конфигурацију са активним инвертовањем. Осцилатор Виен бридге генерише ан
Референтни сигнал наизменичне струје Вр на фиксној фреквенцији, који побуђује коло ЦКС/В конверзије и производи излазни напон наизменичне струје В0(В1) пропорционалан капацитивности ЦКС. Након филтрирања сигнала сметњи изван фиксне фреквенције преко пропусног филтера другог реда, сигнал пролази кроз АЦ/ДЦ претварач да би се добио једносмерни излазни напон В пропорционалан ЦКС.
Када АЦ сигнал Вр покреће ЦКС/В коло, излазни напон инвертног интегратора је пропорционалан измереној капацитивности ЦКС. Ово остварује конверзију из капацитивности ЦКС у напон.
Да би се основни опсег капацитивности ускладио са опсегом напона од 2 В дигиталног мултиметра, осцилатор Виен моста је подешен на 400 Хз са РМС напоном од 1 В; и Ц1=0.1 μФ. Отпор Р2 се може пребацити између и , што одговара опсегу мерења капацитивности од 20 μФ, 2 μФ, 200 нФ, 20 нФ и 2 нФ респективно.
2 Мерење малог капацитета
Обични дигитални мултиметри са 3½ цифре имају опсег мерења капацитивности од 2000 пФ до 20 μФ и не могу мерити мале капацитете испод 1 пФ. Применом капацитивног метода реактансе са високофреквентном побудом, могу се мерити ултра-мали капацитети. Мерни круг је приказан на слици 2, где је ЦКС измерени капацитет, а Рф отпорник повратне спреге на инвертујућем улазу.
Када се примени синусоидални сигнал Ви фреквенције ф, капацитивна реактанца се појављује на ЦКС. У складу са тим се одређује појачање операционог појачавача. Са фиксним појачањем и отпором повратне спреге, фреквенција сигнала ф је обрнуто пропорционална измереној капацитивности ЦКС. Због тога су високофреквентни сигнали усвојени за мерење изузетно малих капацитивности.
Функционални блок дијаграм принципа мерења приказан је на слици 2(б). Током мерења: високофреквентни синусоидни сигнал који генерише осцилатор примењује се на ЦКС; капацитивност се претвара у капацитивну реактансу КСЦ; Ц/АЦВ претварач трансформише КСЦ у наизменични напон, који се појачава и изолује трансформатором пре него што се пошаље у фазно осетљив демодулатор.
Други улаз демодулатора је квадратни талас добијен обликовањем високофреквентног синусног таласа преко претварача таласног облика; два улазна сигнала деле исту фреквенцију и фазу. Демодулисани сигнал пролази кроз нископропусни филтер да би се произвео једносмерни напон пропорционалан ЦКС, који се затим приказује директно на ДЦ волтметру.
Конвертор таласног облика се састоји од компаратора са инвертујућим укрштањем нуле, који претвара стандардни синусни талас од 1 МХз из Виен осцилатора у стабилан обрнути квадратни талас. Пошто је излаз демодулатора пулсирајућа једносмерна струја која садржи високофреквентне хармонике, филтер типа π се користи за сузбијање компоненти таласања и испоруку глатког, стабилног једносмерног напона до мерача.
Да би се опсеги капацитивности ускладили са опсегом напона мултиметра од 2 В, високофреквентни сигнал је подешен на 1 МХз (превише високе фреквенције ће увести паразитне параметре) са РМС напоном од 1 В. Производ појачања кола и отпора повратне спреге је конфигурисан тако да мултиметар од 200 пФ и опсега од 200 мВ одговара опсегу 20 В ДЦ. до 200 пФ. Укупан опсег мерења је 10−4 пФ до 102 пФ, са резолуцијом од 10−4 пФ.
