一、概述
由于电容产品的容量范围很宽,从pF~μF(现在已有低压上万μF的电容器),所以测量电容器的电容表也有多种规格,通常电容表其测试范围,都因用途不同而规范在一定的电容器值内。
在专业生产厂的生产线上,配有测量电解电容器的大容量专用表;测量有机、5虫石电容的容量表,以及测量1000pF以下的小容量专用表。
这里,笔者剖析了一种电子工程人员常用的电容表,该表电路简单,仅需简单调试,即可自制成功。
该电容表以模拟量显示,有1nF、lOnF、、lOOnF、1μF和lOμF5个量程(等标度)开关。分别选择5种容量范围,即该表不能测量大容量电解电容和太小(10pF以下)的电容器。
二、工作原理
图1是电容表主要电路图、图2是该电路的工作原理方框图。图3是电容表的面板图。图l中的ICl(555)和外围相关的元件组成单稳态电路,其脉冲宽度tU=1.1RC,即脉宽tu与R或C成线性关系。
. 若R取固定值,则tu与C成线性关系。所以,在该单稳态定时的元件RC中,其R值由固定的5个电阻R1~R5分别组成被测电容Cx的5种量程,由波段开关Sl换挡选择电容的量程。单稳态的定时电容是555的⑥、⑦两脚外接的被测电容器。
ICl的③脚输出脉冲驱动由三极管V1、V2和相关元件组成恒流源电路,该恒流源在单稳态脉宽时间内对电容器C3进行恒流充电,C3的充电电压与单稳态脉冲宽度成正比,即脉冲窄,C3电压低;脉冲宽,C3电压高,且为线性。脉冲结束,C3充电停止,所以C3充电电压保持定值。
三、表头电路
由IC2、R13、RP和100μA的表头组成被测电容测量值的显示电路。IC2运放的输出端⑥脚与其反相输入端②脚相连,组成缓冲器,即增益为l,仅提供功率f电流),驱动表头工作。为保证Vl、V2恒流源对C3充电时无任何分流支路,IC2选用PMOS(CA3140E)管,因PMOS管的输入电阻高达lO(12次方)Ω以上,所以C3的充电电压经R11输入到lC2的同相端③脚,IC2仅起高阻的缓冲隔离作用。电路中的电位器RP选用多圈电位器,以保证100μA表头的满度调节。
四、校准和使用
测量电容器精度除上述的IC2型号选择外,另有元件的选择:其中C3应选漏电流小、稳定性高的聚四氟乙稀介质的电容器;电阻Rl~R5其标称值误差应<1%,因为每挡位的测量电容。1nF~10μF(5挡)是按R1~R6的10倍率递减的,即被测电容在整个测试范围,其C3的充电电压均是按一挡的电容值决定的,所以要保证测量精度高,R1~R6各电阻值的误差应尽可能地小。
电路安装完成后,可用一标准电容器(损耗小,精度高),如100nF。的插入图1的测试端,然后按一下启动按键S2,调节多圈电位器RP,使1001xA表头为满度即为对应各挡量程电容器的最大值,校准即完成。使用时,先按动一下S3。使C3电容放电,确保C3剩余电压为零,把被测电容接入测试端,再用Sl选择量程,按一下S2,此时表头的显示值,即为所选量程挡的被测电容量。
