डिजिटल मल्टीमीटर के कैपेसिटेंस मापन कार्य का विस्तार
अंतर और अभिन्न सर्किट की विशेषताओं के आधार पर, कैपेसिटेंस माप को वोल्टेज माप में परिवर्तित किया जा सकता है।
कोर सीएक्स/वी रूपांतरण सर्किट एक सरल सक्रिय इनवर्टिंग आरसी अंतर और इंटीग्रल कॉन्फ़िगरेशन को अपनाता है। एक वीन ब्रिज ऑसिलेटर एक उत्पन्न करता है
एक निश्चित आवृत्ति पर एसी संदर्भ सिग्नल वीआर, जो सीएक्स/वी रूपांतरण सर्किट को उत्तेजित करता है और कैपेसिटेंस सीएक्स के आनुपातिक एसी आउटपुट वोल्टेज वी0(वी1) उत्पन्न करता है। दूसरे-ऑर्डर बैंड-पास फिल्टर के माध्यम से निश्चित आवृत्ति के बाहर हस्तक्षेप संकेतों को फ़िल्टर करने के बाद, सिग्नल सीएक्स के आनुपातिक डीसी आउटपुट वोल्टेज वी प्राप्त करने के लिए एसी/डीसी कनवर्टर से गुजरता है।
जब एसी सिग्नल वीआर सीएक्स/वी सर्किट को चलाता है, तो इनवर्टिंग इंटीग्रेटर का आउटपुट वोल्टेज मापा कैपेसिटेंस सीएक्स के समानुपाती होता है। यह कैपेसिटेंस सीएक्स से वोल्टेज में रूपांतरण का एहसास करता है।
डिजिटल मल्टीमीटर की 2 वी वोल्टेज रेंज के साथ मूल कैपेसिटेंस रेंज का मिलान करने के लिए, वीन ब्रिज ऑसिलेटर को 1 वी के आरएमएस वोल्टेज के साथ 400 हर्ट्ज पर सेट किया गया है; और C1=0.1 μF. प्रतिरोध R2 क्रमशः 20 μF, 2 μF, 200 nF, 20 nF और 2 nF की कैपेसिटेंस माप सीमाओं के अनुरूप और के बीच स्विच करने योग्य है।
2 छोटे समाई माप
साधारण 3½-अंकीय डिजिटल मल्टीमीटर में कैपेसिटेंस मापने की सीमा 2000 पीएफ से 20 μF तक होती है और 1 पीएफ से नीचे छोटी कैपेसिटेंस को माप नहीं सकते हैं। उच्च-आवृत्ति उत्तेजना के साथ कैपेसिटिव रिएक्शन विधि को लागू करके, अल्ट्रा-छोटी कैपेसिटेंस को मापा जा सकता है। माप सर्किट चित्र 2 में दिखाया गया है, जहां CX मापी गई धारिता है और Rf इनवर्टिंग इनपुट पर फीडबैक अवरोधक है।
जब आवृत्ति f का एक साइनसोइडल सिग्नल Vi लगाया जाता है, तो CX पर कैपेसिटिव रिएक्शन दिखाई देता है। परिचालन एम्पलीफायर का लाभ तदनुसार निर्धारित किया जाता है। निश्चित लाभ और फीडबैक प्रतिरोध के साथ, सिग्नल आवृत्ति एफ मापा कैपेसिटेंस सीएक्स के विपरीत आनुपातिक है। इसलिए, अत्यंत छोटी कैपेसिटेंस को मापने के लिए उच्च आवृत्ति संकेतों को अपनाया जाता है।
माप सिद्धांत का कार्यात्मक ब्लॉक आरेख चित्र 2(बी) में दिखाया गया है। माप के दौरान: ऑसिलेटर द्वारा उत्पन्न एक उच्च आवृत्ति साइनसॉइडल सिग्नल सीएक्स पर लागू किया जाता है; कैपेसिटेंस को कैपेसिटिव रिएक्शन XC में बदल दिया जाता है; एक C/ACV कनवर्टर XC को एक AC वोल्टेज में बदल देता है, जिसे चरण-संवेदनशील डेमोडुलेटर में भेजे जाने से पहले एक ट्रांसफार्मर द्वारा प्रवर्धित और पृथक किया जाता है।
डेमोडुलेटर का दूसरा इनपुट एक वर्गाकार तरंग है जो एक तरंगरूप कनवर्टर के माध्यम से उच्च आवृत्ति साइन तरंग को आकार देकर प्राप्त की जाती है; दो इनपुट सिग्नल समान आवृत्ति और चरण साझा करते हैं। डिमोड्युलेटेड सिग्नल सीएक्स के आनुपातिक डीसी वोल्टेज का उत्पादन करने के लिए एक कम-पास फिल्टर से गुजरता है, जिसे फिर सीधे डीसी वोल्टमीटर पर प्रदर्शित किया जाता है।
वेवफॉर्म कनवर्टर में एक इनवर्टिंग जीरो-क्रॉसिंग तुलनित्र होता है, जो वियन ऑसिलेटर से मानक 1 मेगाहर्ट्ज साइन तरंग को एक स्थिर उल्टे वर्ग तरंग में परिवर्तित करता है। चूंकि डेमोडुलेटर आउटपुट एक स्पंदित डीसी है जिसमें उच्च-आवृत्ति हार्मोनिक्स होता है, एक π-प्रकार फ़िल्टर का उपयोग तरंग घटकों को दबाने और मीटर को एक चिकनी, स्थिर डीसी वोल्टेज प्रदान करने के लिए किया जाता है।
मल्टीमीटर की 2 वी वोल्टेज रेंज के साथ कैपेसिटेंस रेंज को संरेखित करने के लिए, उच्च आवृत्ति सिग्नल को 1 वी के आरएमएस वोल्टेज के साथ 1 मेगाहर्ट्ज (अत्यधिक उच्च आवृत्तियों परजीवी पैरामीटर पेश करेगा) पर सेट किया जाता है। सर्किट लाभ और फीडबैक प्रतिरोध का उत्पाद कॉन्फ़िगर किया गया है ताकि मल्टीमीटर की 200 एमवी डीसी रेंज 0.2 पीएफ से मेल खाती है, और 200 वी रेंज 200 से मेल खाती है पीएफ. कुल माप सीमा 10−4 पीएफ से 102 पीएफ है, 10−4 पीएफ के रिज़ॉल्यूशन के साथ।
