简易电容测试电路

1、简易电容测试电路一课程设计任务要求：简易电容测试电路二主要技术指标能够测0.0199范围内的电容值，且可以换挡操作。用两个数码管作为显示元件，测试时，测试电容接至测试端口自动显示出被测电容值且响应时间不超过秒。三方案论证及选择数字式电容测量仪的方案分析方案 : 电容、电阻和施密特触发器构成一个多谐振荡器。在电源刚接通时，电容C上的电压为0，多谐振荡器输出Vo为高电平，Vo通过R对电容C充电。当C上充得的电压Vc=Vt+时，施密特触发器翻转，Vo变成低电平，Vc又通过R放电，Vc下降，当Vc=Vt-时施密特触发器又翻转，输出Vo又变成高电平。如此往复振荡产生一系列时间脉宽送入单片进行中央处理，最

2、后送出显示信号通过LED显示。本系统设计主要采用555集成定时器构成多谐振荡器、单稳态触发器等电路把被测电容的电容量转换成电压量，再把电压量通过译码器把电压量转换成数字量并显示，从而实现电容测量。四、系统组成框图：它由测试电路和显示电路两部分组成。在测试电路中，第一个555定时器做多谐振电路，它通过电容配合电阻冲放电产生一系方波脉冲。第二个555定时器组成单稳态触发器，它利用被测电容Cx的充放电过程去调制一个频率和占空比均固定的脉冲波形，使其占空比q与C 成正比，显然经过衰减电路取出合适的脉宽的直流电压Vo。然后由MC14433通过A/D转换，同时由MC1403提供合适的基准电压，再通过七段锁

3、存译码驱动器CD4511译码和MC1413的达林顿反向驱动从LED显示器上读出电容。译码数码管显示 单稳态电路 多谐振荡器提供合适的基准电压五、单元电路设计及说明： 电容数字测量仪基本原理:在单稳态电路中，当它输出的的脉冲幅度一定时，其输出脉冲电压的平均值只与脉冲的频率或脉宽成正比。如果将单稳态电路CP端输入的触发脉冲的频率固定，那么输出脉冲电压打的平均值就只与脉冲的宽度成正比了。电容测量的基本原理是：把电容量通过电路转换成电压量，然后把电压量经模数转换器转换成数字量进行显示。电容数字测量仪可由多种方法设计。如由555集成定时器构成单稳态触发器、多谐振荡器等电路。 闸门电路：NE555构成的单

4、稳态电路 （触发时间为一秒） 上图是人工启动单稳，定时电阻定时电容位置分别为图中的Rt和Ct，也就是电路的结构特点是：“RT-6.2-CT”。 以下为555芯片内部电路图以及单稳态电路工作波形（图中电容C即为测试电容Cx）当忽略T的饱和压降，则Vc从零电平上升到2Vcc/3的时间，即为输出电压V0的脉宽Tw(1)这种电路产生的脉宽可以从几个微秒到数分钟，从式(1)可以看到，当R固定时，改变电容c则输出脉宽TW跟着改变，由Tw 的宽度可以求出电容的大小。把单稳态触发器的输出电压V o取平均值，由于电容量的不同，Tw的宽度也不同，则Vo的平均值也不同，由Vo的平均值大小也就可以得到电容C的大小。如

5、果把这个Vo的平均值送到3 位AD转换器，经显示器显示的数据就是电容量的大小。由于单稳态触发器的输出脉冲宽度Tw与电容C成正比，还可利用数字频率计的知识，把此脉冲作闸门时间和标准脉冲相“与”，得到计数脉冲，该计数脉冲送计数-锁存-译码显示系统就可以得到电容量的数据。连续触发电路：NE555电路组成的多谐振荡器根据电路图a，即T=0.7（R1+2R2）C1.(2) (1)/(2)得到计数N，N=Tw/T=1.1RCx/0.7(R1+2R2)C。当Cx=1uF时，计数N为Cx以uF为单位的倍数。而电路中出现的档位操作是用来调节单稳态电路出现高电平的时间，也是切换电容的单位的操作。计数单元：（双十进

6、制BCD计数器） 4518双BCD码计数器（十进制）显示电路：（CD4511驱动共阴数码管）4511BCD7段锁存/译码/驱动器 六总体电路图七调试过程及测试结果因为对电路原理理解的不够深刻，我们失败了，虽然屡败屡战，然而最终仍然没有获得正确的结果，这对我们是一个深刻的教训，这要求我们在以后的实验中正确理解电路，认真的去对待它。八主要元件清单1电阻150、1K各2个2电阻10K、5.7K各1个3电容0.01uF2个4电容0.1uF、1uF各1个5开关1个674LS001个745181个845112个9阴极数码管2个10待测电容0.01uF、0.1uF、47uF各1个115552个九总结时间一长，元件上的标示总有磨损的时候，这时就需要有可以测试的电路来测