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电容或电感的电压_低成本电容电感测量电路

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大多数用于测量无功元件的简单电路可以覆盖的元件值范围非常有限。虽然本文介绍的电路只由一些便宜的部件组成,但它可以测量的电容值和电感值可以超过七个数量级。容量范围约为1pF~10μF电容器的电感值范围约为2000nH~4H所有的电感器都可以通过电路测量其元件值。

然而,覆盖这么大的值域会有点麻烦,因为要确定被测设备的值,你需要先调整可变电阻,然后检查校正曲线上相应的电容值或电感值,而不是直接读数。关于电路的运行,请先看图1中显示的基本原理图。在图1a被测电容器底部端子由方波电压源驱动。顶部端子电压系列 5V电源轨呈指数衰减的正负脉冲。常数的衰减时间自然是R和RCTEST的乘积。同样,在图1中b方波电压源馈入被测电感器 5V类似的瞬变是由电源轨上下引起的间常数等于LTEST/R。在电压呈指数衰减的过程中,占用方波的两个半周比例由时间常数和振荡周期之间的关系决定。

图1:用变频方波测量电容器和电感器的基本原理

请参见图2所示的完整原理图。IC1布置为简单的施密特触发器阻容振荡器和输出缓冲器,在此电路中产生方波。其频率由可变电阻器组成R9设置频率范围跨越六个十进位电容器的A段到F段。R9应具有线性电阻分布特性,随时增加振荡器周期。

图2:电容/电感表完整原理图

在电容器和电感器器测量模式之间选择双刀双掷开关。根据图1所示的基本原理图,直接由图1所示IC输出电压或由Q1产生的电流分别馈入被测电容器或电感器。电阻值为510Ω的电阻器R2作为图1中电感测量模式下的衰减电阻R,而串联的R5和R2.在电容测量模式下形成衰减电阻(R5的作用是将Q为了避免饱和,基极的电压偏移保持在足够低的水平。偏压电阻器R7以及二极管D3和D4将Q3基极维持在 5V电源轨以下约2VBE的水平。在这个偏压点下,Q2、R3及Q3形成一个带有少量无功电流的整流跨导块,只能敏感地感知被测元件,并且在 5V电源轨上方的正向瞬变。来自Q3集电极电流脉冲通过R4时变弱,由此产生的电压通过C2和C3平衡后,通过外部电压表测量。

在方波周期的特定时间内,指数衰减的瞬变会产生相应的输出直流电压,但空比与输出电压的非线性关系并不重要。Q2和Q3分别处于高速共集电极和共基极组态,电路响应速度快,占空比测量与频率无关。

利用R9调整振荡周期后,输出电压可以停留在固定的参考电平(例如1.00V),因此,呈指数衰减的时间常数与振荡周期形成固定的关联。

由于衰减时间常数随被测元件的无功值呈线性变化,被测电容值或电感值将与振荡周期呈线性关系R9轴角呈线性关系。R应用适当的刻度标记,并参照几个已知的电容值和电感值校准电路,绘制校准图,以确定任何元件值。图3显示R9的刻度标记图包含在可下载的示例校准包中。

图3:R9刻度标记示例图

振荡器范围开关将覆盖6个十进制,但最小周期将受到影响IC1传输延迟限制。因此,它可以从低到高覆盖A段到F段的六个数量级电容值或电感值。将被测元件部署到电路中,找到范围开关的设置和输出1.00V可变电阻器的电压,最后在每个频段对应的图表中检查测得的值。A段的最低可测值约为10pF或2μH,F段的最高可测量值约为10μF或4H。

若想要对1pF和200nH另一种方法可以用来测量左右的低元件值。小偏置元件C1和L1总是在电容或电感测量模式下形成最小的时间常数。因此,当将被测装置添加到这些小偏置元件中时,通过比较外部电压计上电压读数的变化,可以绘制另一个校准图,以绘制极低元件值。测量上述最低元件值范围的方法是:首先,将被测元件排除在电路外,使电容器测试夹开路或短路;然后,将振荡器的频率设置在A段,并通过R9调整振荡周期,直到电路仅靠偏置元件达到1V目标电压值;最后,将被测元件连接到电路中,观察电压计读数的变化。小元件值可以通过检查校准图上的偏置电压来确定。

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