简易电容测试电路(经典).ppt

简易电容测试电路 要求：能够测0.01微法—99微法范围内的电容值，且可以换档操作。用两个数码管作为显示原件。测试时，测试电容接至测试端自动显示出被测电容值，且响应时间不超过2秒。 寡人猪八戒 制作 方案论证 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。 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。 单稳态电路 多谐振荡器 提供合适的基准电压 译码数码管显示 单元电路设计及说明（电容数字测量仪基本原理） 在数字电路中常使用矩形脉冲作为信号，进行信息传递，或作为时钟信号用来控制和驱动电路。本实验是自激多谐振荡器，它是不需要外加信号触发的矩形波发生器。另一类是他激多谐振荡器，有单稳态触发器，它需要在外加触发信号的作用下输出具有一定宽度的矩形脉冲波；有施密特触发器(整形电路)，它对外加输入的正弦波等波形进行整形，使电路输出矩形脉冲波。 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。 电容数字测量仪基本原理 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。如果把这个Vo的平均值送到3 位A／D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。 闸门电路：NE555构成的单稳态电路 （触发时间为一秒） 右图是人工启动单稳，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） 连续触发电路：NE555电路组成的多谐振荡器  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：（双十进制BCD计数器）显示电路：（CD4511驱动共阴数码管） 4511BCD—7段锁存/译码/驱动器 4518双BCD码计数器（十进制） 调试过程及测试结果 由于对方案的理解不够深刻，使我们最后的调试不正确，改变思路、修改方案、仔细检查后最后终于能够显示正确结果，但由于误差及焊接电路问题较多，还是不够准确。这也是我们以后应该注意的。 主要元件清单 电阻 10K、5.7K 各1个 电容 0.01uF 2个 电容