电容测试仪设计【文献综述】

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1、毕业论文文献综述电子信息工程电容测试仪设计摘要：本文主要介绍了电容的概念，研究电容测试仪的目的以及电容测试仪的设计方法。关键词：电容；测试仪；目前，随着电子工业时代的发展，电子组件的急剧增加，电子的应用范围也越来越广,在应用中我们常常要用到容量大小不一的电容。因此，要测试电容的大小，设计一个可靠，简单的电容测试仪。一、电容的定义：电容是是一种能够储存电能的装置。由两块金属片中间隔着一块绝缘体就构成一个简单的电容。电容的符号是C。很多电子产品中，电容器都是必不可少的电子元器件，它在电子设备中充当整流器的平滑滤波、电源和退耦、交流信号的旁路、交直流电路的交流耦合等【１】。电容器

2、的主要作用有：(1)隔直流通交流电容器对直流电流有隔断的作用，而对交流电则可以通过。交流频率越高，通过电流的能力就越强。因为电容的两级板之间，隔着绝缘体，所以不通直流电流；又因为交流电流的大小方向不断的变化，使电容器不断的充放电，从而是电路中总是有电流。(2)容抗作用容抗是指电容对所通过的交流电产生阻碍作用。电容的容量越大，产生的容抗就越小，交流电就越容易通过电容。交流电的频率越高，电容的容抗就越小，反之则越大。由于直流电的频率为零，容抗呈现无穷大，因此直流电不能通过电容。（3）延时作用电容器有充电、放电的一个过程，即电容内的电荷有一个增和减的过程，而且这个过程是有规律的逐

3、渐变化。因此，电容能在电路中起到延时的作用【２】。二、电容的种类：电容器的分类方式，各种分类方式都有自己的特点。按照原理可以分为：无极性可变电容，无极性固定电容。有极性电容。按照外观可分为：圆柱形电容器，圆片形电容器，圆管形电容器，有引线电容器和无引线电容器等。按照介质材料分：纸质电容器，漆膜电容器，云母电容器，陶瓷电容器，有机薄膜电容器，金属氧化膜电容器，电解质电容器，玻璃釉电容器，聚苯乙烯电容器，聚丙烯电容器，涤纶电容器等。按照用途分：高频旁路电容器，低频旁路电容器，滤波电容器，调谐电容器，高频耦合电容器，低频耦合电容器，小型电容器等。三、电容的型号命名方法：国产的电容

4、型号由四部分组成。依次分别代表名称、材料、分类和型号。第一部分：名称，用字母表示，电容器用C。第二部分：材料，用字母表示。第三部分：分类，一般用数字表示，个别用字母表示。第四部分：序号，用字母表示。用字母表示产品的材料：A-钽电解、B-聚苯乙烯等非极性薄膜、C-高频陶瓷、D-铝电解、E-合金电解、H-复合介质、I-玻璃釉、J金属化纸、L-涤纶等极性有机薄膜、N-铌电解、O-玻璃膜、Q-漆膜、T-低频陶瓷、V-云母纸、Y-云母、Z-纸介[3]。四、各种测试方法电容的测试发展已经很久，方法众多，电容测试的常用方法有传统谐振法和电桥法，单片机和555振荡，电容的充放电等方法。方法

5、一：谐振法利用谐振的定义来测量电容。根据公式来测量。但是不能严格保证。优点是频率范围宽，能从几百千赫到几百兆赫，适合实验室使用小电容测量［4］。方法二：电桥法用电桥方法来测电容可分为西林电桥测电容和惠斯通电桥测电容。这里所说的电桥为西林电桥。根据交流电桥的平衡条件，利用公式来测量和的值，若以及不计电容的损耗，则有公式：。化简公式，可得：西林电桥电路图如图(1)所示[5]。图（1）西林电容电桥实验图电桥法精度高，适合做精密电容测量但是不具备自动平衡措施，电路复杂而且激励频率低于100KHZ。方法三：电容的在线测试高频近似法电路如图2所示。图2高频近似法测电容电路图为被测电容，

6、为基准的正弦信号电压源。根据运放的“虚短”和零输出电阻特性，可以消除和对电路的影响。为电容和的并联阻抗。由图2公式得，提高正弦发生器的频率f，使的容抗《，则可以忽略，使并联阻抗近似等于的容抗。由公式（3）其中，，频率f已知，测的，可有公式（3）求[6]。方法四：利用单片机的方法来测量电容利用555定时器构成多谐振荡器。555多谐振荡器产生一个脉冲，单片机用来计数，记录一秒钟555构成的多谐振荡器产生的脉冲个数，根据相关公式可以计算出电容的值[7]。方法五：阻抗法测电容这里所说的阻抗法是分离虚部阻抗法测电容。原理是用正弦电流源激励被测的和电阻串联的电容，测出在这个复数阻抗上产

7、生的电压，然后将电压送给模拟信号处理的电路处理，分离出与这个复数阻抗有关的电压。这个电压经刻度标定，可得到与被测电容成正比的电压，再经模数转换器A/D和数字显示装置，以数字显示纯电容的量值[8]。原理图如图所示。图3阻抗法测电容原理图这种方法可以消除与电容串联的电阻对测量精度的影响，可以快速的测的电容的数值，也是一种高精度的快速测量电容的方法。方法六：充放电法本设计方法跟单片机的方法来测量电容的方法差不多。它是用2个555定时器来构成电路，一个555定时器组成多谐振荡器，通过电容放电产生的脉冲波作为计数波，另一个5