簡易電容測試電路

1、簡易電容測試電路一課程設計任務要求：簡易電容測試電路二主要技術指標能夠測0.0199范圍內(nèi)的電容值，且可以換擋操作。用兩個數(shù)碼管作為顯示元件，測試時，測試電容接至測試端口自動顯示出被測電容值且響應時間不超過秒。三方案論證及選擇數(shù)字式電容測量儀的方案分析方案 : 電容、電阻和施密特觸發(fā)器構成一個多諧振蕩器。在電源剛接通時，電容C上的電壓為0，多諧振蕩器輸出Vo為高電平，Vo通過R對電容C充電。當C上充得的電壓Vc=Vt+時，施密特觸發(fā)器翻轉，Vo變成低電平，Vc又通過R放電，Vc下降，當Vc=Vt-時施密特觸發(fā)器又翻轉，輸出Vo又變成高電平。如此往復振蕩產(chǎn)生一系列時間脈寬送入單片進行中央處理，最

2、后送出顯示信號通過LED顯示。本系統(tǒng)設計主要采用555集成定時器構成多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器等電路把被測電容的電容量轉換成電壓量，再把電壓量通過譯碼器把電壓量轉換成數(shù)字量并顯示，從而實現(xiàn)電容測量。四、系統(tǒng)組成框圖：它由測試電路和顯示電路兩部分組成。在測試電路中，第一個555定時器做多諧振電路，它通過電容配合電阻沖放電產(chǎn)生一系方波脈沖。第二個555定時器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它利用被測電容Cx的充放電過程去調制一個頻率和占空比均固定的脈沖波形，使其占空比q與C 成正比，顯然經(jīng)過衰減電路取出合適的脈寬的直流電壓Vo。然后由MC14433通過A/D轉換，同時由MC1403提供合適的基準電壓，再通過七段鎖

3、存譯碼驅動器CD4511譯碼和MC1413的達林頓反向驅動從LED顯示器上讀出電容。譯碼數(shù)碼管顯示 單穩(wěn)態(tài)電路 多諧振蕩器提供合適的基準電壓五、單元電路設計及說明： 電容數(shù)字測量儀基本原理:在單穩(wěn)態(tài)電路中，當它輸出的的脈沖幅度一定時，其輸出脈沖電壓的平均值只與脈沖的頻率或脈寬成正比。如果將單穩(wěn)態(tài)電路CP端輸入的觸發(fā)脈沖的頻率固定，那么輸出脈沖電壓打的平均值就只與脈沖的寬度成正比了。電容測量的基本原理是：把電容量通過電路轉換成電壓量，然后把電壓量經(jīng)模數(shù)轉換器轉換成數(shù)字量進行顯示。電容數(shù)字測量儀可由多種方法設計。如由555集成定時器構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器等電路。 閘門電路：NE555構成的單

4、穩(wěn)態(tài)電路 （觸發(fā)時間為一秒） 上圖是人工啟動單穩(wěn)，定時電阻定時電容位置分別為圖中的Rt和Ct，也就是電路的結構特點是：“RT-6.2-CT”。 以下為555芯片內(nèi)部電路圖以及單穩(wěn)態(tài)電路工作波形（圖中電容C即為測試電容Cx）當忽略T的飽和壓降，則Vc從零電平上升到2Vcc/3的時間，即為輸出電壓V0的脈寬Tw(1)這種電路產(chǎn)生的脈寬可以從幾個微秒到數(shù)分鐘，從式(1)可以看到，當R固定時，改變電容c則輸出脈寬TW跟著改變，由Tw 的寬度可以求出電容的大小。把單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出電壓V o取平均值，由于電容量的不同，Tw的寬度也不同，則Vo的平均值也不同，由Vo的平均值大小也就可以得到電容C的大小。如

5、果把這個Vo的平均值送到3 位AD轉換器，經(jīng)顯示器顯示的數(shù)據(jù)就是電容量的大小。由于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出脈沖寬度Tw與電容C成正比，還可利用數(shù)字頻率計的知識，把此脈沖作閘門時間和標準脈沖相“與”，得到計數(shù)脈沖，該計數(shù)脈沖送計數(shù)-鎖存-譯碼顯示系統(tǒng)就可以得到電容量的數(shù)據(jù)。連續(xù)觸發(fā)電路：NE555電路組成的多諧振蕩器根據(jù)電路圖a，即T=0.7（R1+2R2）C1.(2) (1)/(2)得到計數(shù)N，N=Tw/T=1.1RCx/0.7(R1+2R2)C。當Cx=1uF時，計數(shù)N為Cx以uF為單位的倍數(shù)。而電路中出現(xiàn)的檔位操作是用來調節(jié)單穩(wěn)態(tài)電路出現(xiàn)高電平的時間，也是切換電容的單位的操作。計數(shù)單元：（雙十進

6、制BCD計數(shù)器） 4518雙BCD碼計數(shù)器（十進制）顯示電路：（CD4511驅動共陰數(shù)碼管）4511BCD7段鎖存/譯碼/驅動器 六總體電路圖七調試過程及測試結果因為對電路原理理解的不夠深刻，我們失敗了，雖然屢敗屢戰(zhàn)，然而最終仍然沒有獲得正確的結果，這對我們是一個深刻的教訓，這要求我們在以后的實驗中正確理解電路，認真的去對待它。八主要元件清單1電阻150、1K各2個2電阻10K、5.7K各1個3電容0.01uF2個4電容0.1uF、1uF各1個5開關1個674LS001個745181個845112個9陰極數(shù)碼管2個10待測電容0.01uF、0.1uF、47uF各1個115552個九總結時間一長，元件上的標示總有磨損的時候，這時就需要有可以測試的電路來測