Rozšíření možností měření kapacity digitálního multimetru
1 Online měření kapacity
Měření kapacity lze transformovat na měření napětí v závislosti na charakteristikách diferenciálních a integrálních obvodů.
Pomocí přímého aktivního RC invertujícího diferenciálního a integrálního obvodu funguje centrální součást obvodu, CX/V. Konverzní obvod CX/V je buzen střídavým signálem s pevnou frekvencí z Wien oscilátoru, aby vytvořil střídavé napětí V0 (V1) úměrné CX. Toto napětí je poté filtrováno pásmovou propustí druhého řádu, aby se odstranily signály jiné než pevná frekvence. Po nepořádku se AC/DC používá k zajištění stejnosměrného výstupního napětí V úměrného CX. Obvod CX/V je buzen střídavým signálem Vr a v důsledku toho se mění výstupní napětí invertujícího integrátoru.
Jinými slovy, převod CX na V je realizován, protože naměřená kapacita CX je přímo úměrná výstupnímu napětí C{{0}}. Aby základní rozsah kapacity odpovídal rozsahu 2V digitálního multimetru, musí být přítomna 400Hz oscilační frekvence vídeňského oscilátoru, 1V efektivního napětí, 20k odporu R1 a 0,1F kapacity C1. Rozsah měřicí kapacity pro R2 se mění z 200-2k-200k-200k-2M na 20F-2F-200nF{{17} }nF-2nF.
2 Měření malé kapacity
Obecný tříapůlmístný digitální multimetr má rozsah 2000pF až 20μF pro měření kapacity a je bezmocný pro měření malých kapacit pod 1pF. Podle kapacitní reaktanční metody a pomocí vysokofrekvenčních signálů lze realizovat měření nepatrné kapacity. Schéma měřicího obvodu je znázorněno na obrázku 2. CX je naměřená kapacita a Rf je odpor zpětné vazby invertujícího terminálu. Když je na vstupu sinusový signál Vi s frekvencí f, impedance prezentovaná na CX a zesílení operačního zesilovače jsou: když jsou A a Rf konstantní, je frekvence sinusového signálu f nepřímo úměrná naměřené kapacitě CX. Pro měření malých kapacit se používá vysokofrekvenční měření signálu.
Vysokofrekvenční sinusový signál generovaný generátorem vysokofrekvenčního signálu se přivede na měřený kondenzátor a CX se převede na kapacitní reaktanci Xc a poté se Xc převede na signál střídavého napětí pomocí převodu C/ACV, který je zesílen zesilovač a výstup izolačního transformátoru je odeslán do fázově citlivé demodulace demodulátoru; druhý vstup fázově citlivého demodulátoru je obdélníková vlna (tj. demodulovaný signál) generovaná vysokofrekvenční sinusovou vlnou přes převodník tvaru vlny a dva vstupní signály mají stejnou frekvenci a fázi. Demodulovaný signál je filtrován dolní propustí, aby se získalo stejnosměrné napětí úměrné hodnotě naměřeného kondenzátoru CX, které je odesláno do stejnosměrného voltmetru pro přímé zobrazení výsledku měření. Převodník tvaru vlny se skládá z komparátoru s nulovým křížením s invertujícím vstupem, který převádí standardní 1MHz vysokofrekvenční sinusovku z Wien oscilátoru na standardní invertující obdélníkovou vlnu. Protože výstupem fázově citlivého demodulátoru je pulzující stejnosměrné napětí obsahující vysokofrekvenční harmonické, za účelem získání stabilního a konstantního výstupu stejnosměrného napětí se k odfiltrování harmonických složek používá filtr typu π. Nakonec je odpovídající průměrné napětí odesláno do DC voltmetru. Aby základní kapacitní úroveň odpovídala úrovni 2V digitálního multimetru, volí se frekvence vysokofrekvenčního sinusového signálu 1MHz (pokud je frekvence příliš vysoká, je třeba vzít v úvahu distribuční parametry), efektivní hodnota napětí je 1V a součin faktoru zesílení obvodu a odporu zpětné vazby Rf je, takže rozsah stejnosměrného napětí digitálního multimetru 200mV odpovídá kapacitnímu rozsahu 0,2pF a 200V odpovídá kapacitní rozsah 200pF. Rozsah měření je 10-4 až 102pF a rozlišení je 10-4pF.
