简易数字式电容测试仪_本科毕业论文(编辑修改稿)

简易数字式电容测试仪_本科毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

) 2 图（ 1） 通过调节阻抗 Z Z2使电桥平衡，这时电表读数为零。 根据平衡条件以及一些已知的电路参数就可求出被测电容。 用这种方法测量，调节电阻值一般只能手动，电桥的平衡也难以用简单电路实现。 这样，电桥法不易实现自动测量。 方案四： 应用基本思想：把较难测量的物理量转变成精度较高且较容易测量的物理量。 先把电容 C 转换成宽度为 tw的矩形脉冲，然后将其作为闸门控制计数器计数，技术后再运算求出 C的值，并送出显示，转换的原理是由于单稳态触发器的输出脉宽 tw与电容 C 成正比，可利用数字频率计的知识，把此脉冲作闸门时间和 标准频率脉冲相“与”，得到计数脉冲，该计数脉冲送至计数 — 锁存 — 译码 — 显示系统就可得到电容量的数据。 其实，这种转换就是把模拟量转换成数字量，频率 f 是数字电路很容易处理的数字量，这种数字化处理一方面便于式仪表实现智能化，另一方面也避免了有指针读数引起的误差。 因此本设计我们采用此方案。 方案论证 设计思路 把较难测量的物理量转变成精度较高且较容易测量的物理量。 先把电容 C转换成宽 度为 tw 的矩形脉冲， 数字式电容测试仪 3 设计的总体框图 该方案的总体方框图如图 2 所示： 图（ 2）总体方框图 陕西科技大学毕业论文设计 (设计说明书 ) 4 2 单元电路设计分析 555 定时器 555 电路符号如图 3 所示， 如图 4为 555 等效功能框图中包含两个 COMS 电压比较器 C1和 C2，一个 RS 触发器，一个反相器，一个 P 沟道 MOS 场效应管构成的放电开关 SW，三个组织相等的分压电阻网络，以及输出缓冲级。 三个电阻组成的分压网络为上比较器 C1和下比较器 C2，它们分别提供 2Vcc／ 3和 Vcc／ 3 的偏置电压。 图（ 3） 555 等效功能框图 8436215uO5 5 5uI 2uI 6UC CRD7数字式电容测试仪 5 图（ 4） 555 定时器的工作原理是 ： 当输入 电压 Ui6＜ 2Vcc／ 3， Ui2＜ Vcc／ 3 时，电压比较器 C1反相输入端的输入电压小于参考电压，相当于在电压比较器 C1 的反相输入端输入一个负极性的信号，电压比较器C1 的输出电压为正极性的信号，即高电平信号“ 1”；电压比较器 C2同相输入端的输入电压小于参考电压，相当于在电压比较器 C2的同相输入端输入一个负极性的信号，电压比较器 C2的输出电压为负极性信号，即低电平信号“ 0”； RS 触发器被置位，输出电压U0等于 1。 555 定时器输出与输入的关系也可用功能表来描述，如表 1所示 Rd Ui6 Ui2 U0 T 的工作状态 0 0 导通 1 ＜ 2Vcc／ 3 ＜ Vcc／ 3 1 截止 1 ＜ 2Vcc／ 3 ＞ Vcc／ 3 不变 不变 1 ＞ 2Vcc／ 3 ＞ Vcc／ 3 0 导通 （表 1） 34856+－+－amp。 amp。 amp。 1C1C2RQGRS●●●271●T●●5 5 5 定 时 器 电 路 结 构 图UC C5 kΩ5 kΩ5 kΩuI 2uI 6uI CRDuO陕西科技大学毕业论文设计 (设计说明书 ) 6 由上表可知： 当输入电压 Ui6＜ 2Vcc／ 3 时， Ui2从 ＜ Vcc／ 3 变化到 ＞ Vcc／ 3 时，电压比较器 C1反相输入端的输入电压小于参考电压，电压比较器 C1的输出电压为高电平信号“ 1”， RS 触发器处在保持的状态，保持 Ui6＜ 2Vcc／ 3， Ui2＜ Vcc／ 3 时的输出状态，输出电压 U0等于 1。 当输入电压 Ui2＞ Vcc／ 3时， Ui6从 ＞ 2Vcc／ 3变化到 ＜ 2Vcc／ 3时，电压比较器 C2同相输入端的输入电压大于参考电压，电压比较器 C2的输出电压为高电平信号“ 1”， RS 触发器处在保持的状态，保持 Ui6＞ 2Vcc／ 3， Ui2＞ Vcc／ 3 时的输出状态，输出电压U0等于 0。 当输入电压 Ui6＞ 2Vcc／ 3， Ui2＞ Vcc／ 3 时，电压比较器 C1反相输入端的输入电压大于参考电压，相当于在电压比较器 C1的反相输入端输 入一个正极性的信号，电压比较器 C1的输出电压为负极性的信号，即低电平信号“ 0”， RS 触发器被复位，输出电压 U0等于 0。 用 555 定时器构成的多谐振荡器 用 555 定时器构成的多谐振荡器及其工作波形如图 6 所示，其工作原理如下： 图 6 由 555 构成的多谐振荡器 26V CC R DO5553vI2I1v8 4(a) (b)v7RRV CC12C1 5 μFC 1v。