डिजिटल मल्टीमीटर के कैपेसिटेंस मापन फ़ंक्शन का विस्तार
आम साढ़े तीन अंक या साढ़े चार अंक वाले डिजिटल मल्टीमीटर कैपेसिटेंस मापन फ़ंक्शन से लैस होते हैं, लेकिन मापन सीमा संकीर्ण होती है और मापन सटीकता कम होती है, और उनमें आम तौर पर ऑनलाइन मापन फ़ंक्शन नहीं होते हैं। यह लेख इन क्षमताओं को बढ़ाने के तरीके पर चर्चा करता है।
1. धारिता का ऑनलाइन मापन
विभेदक और समाकलित सर्किट के गुणों के अनुसार, धारिता के माप को वोल्टेज माप में परिवर्तित किया जा सकता है।
सर्किट का मुख्य भाग, CX/V, एक सरल सक्रिय RC इनवर्टिंग डिफरेंशियल और इंटीग्रेटिंग सर्किट का उपयोग करता है। वेंचुरी ऑसिलेटर एक निश्चित-आवृत्ति AC सिग्नल Vr उत्पन्न करता है, जो CX/V रूपांतरण सर्किट को उत्तेजित करता है और CX के समानुपातिक AC वोल्टेज V0 (V1) प्राप्त करता है। इसे निश्चित आवृत्ति के अलावा अन्य वोल्टेज को फ़िल्टर करने के लिए दूसरे क्रम के बैंड-पास फ़िल्टर द्वारा फ़िल्टर किया जाता है। अव्यवस्था को हटाने के बाद, AC/DC के बाद CX के समानुपातिक DC आउटपुट वोल्टेज V प्राप्त होता है। जब AC सिग्नल Vr CX/V सर्किट को उत्तेजित करता है, तो इनवर्टिंग इंटीग्रेटर का आउटपुट वोल्टेज
अर्थात्, मापी गई धारिता CX आउटपुट वोल्टेज C{{0}} के समानुपाती होती है, जिससे CX→V रूपांतरण प्राप्त होता है। बुनियादी संधारित्र श्रेणी को डिजिटल मल्टीमीटर की 2V श्रेणी के अनुरूप बनाने के लिए, वेंचुरी ऑसिलेटर की दोलन आवृत्ति को 400Hz, प्रभावी वोल्टेज मान को 1V, R1 को 20kΩ, तथा C1 को 0.1μF के रूप में चुनें। R2 200Ω-2kΩ-20kΩ-200kΩ-2MΩ से बदलता है, तथा संगत माप धारिता श्रेणी 20μF-2μF-200nF-20nF-2nF है।
2. छोटी धारिता मापें
कैपेसिटेंस मापने के लिए सामान्य साढ़े तीन अंकों वाले डिजिटल मल्टीमीटर की माप सीमा 2000pF ~ 20μF है। यह 1pF से कम की छोटी कैपेसिटेंस को मापने में असमर्थ है। कैपेसिटिव रिएक्शन विधि के अनुसार और उच्च आवृत्ति संकेतों का उपयोग करके, छोटी कैपेसिटेंस की माप को महसूस किया जा सकता है। माप सर्किट आरेख चित्र 2 में दिखाया गया है। CX मापी गई कैपेसिटेंस है, Rf इनवर्टिंग टर्मिनल फीडबैक रेसिस्टर है। जब आवृत्ति f के साथ साइनसॉइडल सिग्नल Vi इनपुट होता है, तो CX पर प्रस्तुत प्रतिबाधा और ऑपरेशनल एम्पलीफायर का लाभ इस प्रकार होता है: जब A और Rf स्थिर होते हैं, तो साइनसॉइडल सिग्नल आवृत्ति f मापी गई कैपेसिटेंस CX के व्युत्क्रमानुपाती होती है। छोटी कैपेसिटेंस को मापने के लिए, उच्च आवृत्ति सिग्नल माप का उपयोग किया जाता है।
माप को साकार करने के लिए सर्किट सिद्धांत का ब्लॉक आरेख चित्र 2(बी) में दिखाया गया है। माप प्रक्रिया है: उच्च आवृत्ति संकेत जनरेटर द्वारा उत्पन्न उच्च आवृत्ति साइनसोइडल सिग्नल मापा संधारित्र पर लागू होता है, सीएक्स को कैपेसिटिव रिएक्शन एक्ससी में परिवर्तित किया जाता है, और फिर एक्ससी को सी/एसीवी रूपांतरण के माध्यम से एसी वोल्टेज सिग्नल में परिवर्तित किया जाता है, जिसे एम्पलीफायर द्वारा बढ़ाया जाता है और आइसोलेशन ट्रांसफार्मर द्वारा आउटपुट किया जाता है। इसे डिमॉड्यूलेशन के लिए चरण-संवेदनशील डिमॉड्यूलेटर को भेजा जाता है; चरण-संवेदनशील डिमॉड्यूलेटर का दूसरा इनपुट वेवफॉर्म कनवर्टर के माध्यम से उच्च आवृत्ति साइन वेव द्वारा उत्पन्न स्क्वायर वेव (यानी, डिमॉड्यूलेशन सिग्नल) है। दो इनपुट सिग्नल की आवृत्ति और चरण समान हैं। डिमॉड्यूलेटेड सिग्नल को मापा कैपेसिटेंस सीएक्स मान के समानुपातिक डीसी वोल्टेज प्राप्त करने के लिए कम-पास फिल्टर द्वारा फ़िल्टर किया जाता है, और माप परिणाम को सीधे प्रदर्शित करने के लिए डीसी वोल्टमीटर को भेजा जाता है। वेवफॉर्म कनवर्टर में एक इनवर्टिंग इनपुट के साथ एक जीरो-क्रॉसिंग तुलनित्र होता है, जो एक विएन ऑसिलेटर से एक मानक 1 मेगाहर्ट्ज उच्च-आवृत्ति साइन तरंग को एक मानक उलटे वर्ग तरंग में परिवर्तित करता है। चूंकि चरण-संवेदनशील डिमॉड्यूलेटर का आउटपुट एक स्पंदित डीसी वोल्टेज है जिसमें उच्च-आवृत्ति हार्मोनिक्स होते हैं, इसलिए एक स्थिर और निरंतर डीसी वोल्टेज आउटपुट प्राप्त करने के लिए, हार्मोनिक घटकों को फ़िल्टर करने के लिए एक π-प्रकार फ़िल्टर का उपयोग किया जाता है। अंत में, संबंधित औसत वोल्टेज डीसी वोल्टमीटर को भेजा जाता है। बुनियादी संधारित्र सीमा को डिजिटल मल्टीमीटर की 2V सीमा के अनुरूप बनाने के लिए, उच्च आवृत्ति साइनसोइडल सिग्नल की आवृत्ति 1MHz के रूप में चुनी जाती है (यदि आवृत्ति बहुत अधिक है, तो वितरण पैरामीटर पर विचार किया जाना चाहिए), वोल्टेज का प्रभावी मूल्य 1V है, और सर्किट प्रवर्धन कारक और फीडबैक रोकनेवाला Rf का उत्पाद है, इसलिए डिजिटल मल्टीमीटर की DC वोल्टेज सीमा 200mV 0.2pF की कैपेसिटेंस सीमा से मेल खाती है, और 200V की कैपेसिटेंस सीमा 200pF से मेल खाती है। माप सीमा 10-4 ~ 102pF है, और रिज़ॉल्यूशन 10-4 pF है।
