数字电容测量仪

实验课程名称实验课程名称 近代电子学实验近代电子学实验 实验项目名称实验项目名称 数字电容测量仪数字电容测量仪 学学 院院 专专 业业 班班 级级 学学 生生 姓姓 名名 学学 号号 指指 导导 老老 师师 实验时间实验时间 一 一 实验目的 实验目的 1 态译码显示的设计及应用 2 数字电容测量的方法 二 二 实验内容及要求实验内容及要求 1 设计 安装一个自动数字电容测量仪 2 采用动态译码显示 3 测量范围 1PF 1000UF 分为五个当即 1PF 999PF 1NF 9 99NF 10NF 999NF 1UF 99 9NF 10UF 9999UF 4 测量精度5 三 三 实验原理 实验原理 简单的数字电容测量仪原理方框图如下 基准脉冲发生器闸门控制器 脉冲触发开关待测电容时间转换器 计数器 译码器 显示器 基准脉冲发生器产生一串精准的脉冲 T1 送入闸门控制器中 但其通过控 制器的数量受闸门脉冲 Tc 控制 而待测电容时间是通过放大器对待测电容积分 产生闸门控制脉冲 Tc 显然 Tc T N 本电路的关键 在于待测电容时间转换器的转换时间 Tc 的精度即基准脉冲 T1 的精度 待测电容时间转换器可以通过积分运算放大器或触发单稳态电路来 实现 本电路采用单稳态电路 基本结构如下图 图中 单稳态的稳态时间为 Tc 1 1 R Cx 所以 Cx T N 1 1R 这样 N 于 Cx 就成为对应关系 N 的数值就代表转换时间 Tc 的大小 当 选择不同的基准脉冲周期 T 和定时电阻 R 时 就可以得到不同的量程 不同量 程的基准脉冲周期 T 和定时电阻 R 测量范围即倍率如下 基准脉冲周期 T 定时电阻 R 测量范围 倍率 11us 100M 1pf 999pf 1pf 11us 100K 1nf 9 99nf 0 1nf 11us 10K 10nf 999nf 1nf 1 1ms 10K 1uf 99 9nf 0 1uf 11ms 1K 100uf 999pf 10pf 在单稳态时间 Tc 结束后 计数器计数值通过分时传送方式 按个位 十位 百位分别传送到对应的 LED 译码显示 脉冲触发开关的作用是 产生一个周期较长二脉冲宽度较窄的负脉冲 使 待测电容时间转换器每隔一个周期测量一次从而实现自动测量 基准脉冲产生电路 四 四 电路图如下电路图如下 实验总结 1 数字电容测量仪测量的常见毛病有 一是单稳态触发不起作 用 电路不断计数并通过 LED 显示出来 二是基准脉冲不产生脉冲 这些都 是由于电路连接出错导致的 所以必须认真接线 通过不断调节电阻 电容 的大小 使待测电容的误差尽量小 2 在实际的面包板上连接电路时 会出现很多与理论相出入的情况 主要是 由于我们在连接电路图时 用铜线插入面包板的插孔的接触不好 或是插入 过深出现短路现象 有时候我们在使用芯片时 其管脚与仿真的电路有一定 的差别 稍不注意就会接错 导致结果错误 甚至会烧毁芯片 在使用电阻 和电容等时 理论计算的值和实际的值不一定符合 所以我们可以通过微调 电阻来达到预期的效果 当出现问题时 要学会分块将电路划分成细小的版 块来找出问题 查找原