数字电容测量仪

实验课程名称 近代电子学实验 实验项目名称 数字电容测量仪 学 院 专 业 班 级 学 生 姓 名 学 号

指 导 老 师 实验时间

一． 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． 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． 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 计数器 译码器 脉冲触发开关 待测电容时间转换器 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． 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，查找原因。实际的动手很重要，我们不能只停留在电路软件仿真上，只有通过动手连出电路观察结果，找出错误的原因，我们才能学到更多的东西，和实践经验。