簡(jiǎn)易電容測(cè)試電路

1、簡(jiǎn)易電容測(cè)試電路一課程設(shè)計(jì)任務(wù)要求：簡(jiǎn)易電容測(cè)試電路二主要技術(shù)指標(biāo)能夠測(cè)0.0199范圍內(nèi)的電容值，且可以換擋操作。用兩個(gè)數(shù)碼管作為顯示元件，測(cè)試時(shí)，測(cè)試電容接至測(cè)試端口自動(dòng)顯示出被測(cè)電容值且響應(yīng)時(shí)間不超過(guò)秒。三方案論證及選擇數(shù)字式電容測(cè)量?jī)x的方案分析方案 : 電容、電阻和施密特觸發(fā)器構(gòu)成一個(gè)多諧振蕩器。在電源剛接通時(shí)，電容C上的電壓為0，多諧振蕩器輸出Vo為高電平，Vo通過(guò)R對(duì)電容C充電。當(dāng)C上充得的電壓Vc=Vt+時(shí)，施密特觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，Vo變成低電平，Vc又通過(guò)R放電，Vc下降，當(dāng)Vc=Vt-時(shí)施密特觸發(fā)器又翻轉(zhuǎn)，輸出Vo又變成高電平。如此往復(fù)振蕩產(chǎn)生一系列時(shí)間脈寬送入單片進(jìn)行中央處理，最

2、后送出顯示信號(hào)通過(guò)LED顯示。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要采用555集成定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器等電路把被測(cè)電容的電容量轉(zhuǎn)換成電壓量，再把電壓量通過(guò)譯碼器把電壓量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量并顯示，從而實(shí)現(xiàn)電容測(cè)量。四、系統(tǒng)組成框圖：它由測(cè)試電路和顯示電路兩部分組成。在測(cè)試電路中，第一個(gè)555定時(shí)器做多諧振電路，它通過(guò)電容配合電阻沖放電產(chǎn)生一系方波脈沖。第二個(gè)555定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它利用被測(cè)電容Cx的充放電過(guò)程去調(diào)制一個(gè)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(guò)衰減電路取出合適的脈寬的直流電壓Vo。然后由MC14433通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，同時(shí)由MC1403提供合適的基準(zhǔn)電壓，再通過(guò)七段鎖

3、存譯碼驅(qū)動(dòng)器CD4511譯碼和MC1413的達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)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(zhǔn)電壓五、單元電路設(shè)計(jì)及說(shuō)明： 電容數(shù)字測(cè)量?jī)x基本原理:在單穩(wěn)態(tài)電路中，當(dāng)它輸出的的脈沖幅度一定時(shí)，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(cè)量的基本原理是：把電容量通過(guò)電路轉(zhuǎn)換成電壓量，然后把電壓量經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量進(jìn)行顯示。電容數(shù)字測(cè)量?jī)x可由多種方法設(shè)計(jì)。如由555集成定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器等電路。 閘門電路：NE555構(gòu)成的單

4、穩(wěn)態(tài)電路 （觸發(fā)時(shí)間為一秒） 上圖是人工啟動(dòng)單穩(wěn)，定時(shí)電阻定時(shí)電容位置分別為圖中的Rt和Ct，也就是電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(cè)試電容Cx）當(dāng)忽略T的飽和壓降，則Vc從零電平上升到2Vcc/3的時(shí)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(gè)微秒到數(shù)分鐘，從式(1)可以看到，當(dāng)R固定時(shí)，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(gè)Vo的平均值送到3 位AD轉(zhuǎn)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(jì)的知識(shí)，把此脈沖作閘門時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn)脈沖相“與”，得到計(jì)數(shù)脈沖，該計(jì)數(shù)脈沖送計(jì)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(jì)數(shù)N，N=Tw/T=1.1RCx/0.7(R1+2R2)C。當(dāng)Cx=1uF時(shí)，計(jì)數(shù)N為Cx以u(píng)F為單位的倍數(shù)。而電路中出現(xiàn)的檔位操作是用來(lái)調(diào)節(jié)單穩(wěn)態(tài)電路出現(xiàn)高電平的時(shí)間，也是切換電容的單位的操作。計(jì)數(shù)單元：（雙十進(jìn)

6、制BCD計(jì)數(shù)器） 4518雙BCD碼計(jì)數(shù)器（十進(jìn)制）顯示電路：（CD4511驅(qū)動(dòng)共陰數(shù)碼管）4511BCD7段鎖存/譯碼/驅(qū)動(dòng)器 六總體電路圖七調(diào)試過(guò)程及測(cè)試結(jié)果因?yàn)閷?duì)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(méi)有獲得正確的結(jié)果，這對(duì)我們是一個(gè)深刻的教訓(xùn)，這要求我們?cè)谝院蟮膶?shí)驗(yàn)中正確理解電路，認(rèn)真的去對(duì)待它。八主要元件清單1電阻150、1K各2個(gè)2電阻10K、5.7K各1個(gè)3電容0.01uF2個(gè)4電容0.1uF、1uF各1個(gè)5開關(guān)1個(gè)674LS001個(gè)745181個(gè)845112個(gè)9陰極數(shù)碼管2個(gè)10待測(cè)電容0.01uF、0.1uF、47uF各1個(gè)115552個(gè)九總結(jié)時(shí)間一長(zhǎng)，元件上的標(biāo)示總有磨損的時(shí)候，這時(shí)就需要有可以測(cè)試的電路來(lái)測(cè)