数字式电容测量仪

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1、电子电路课程设计报告书课题名称：数字式电容测试仪班级：测控10-3班姓名：詹凯斌张康徐亚军学号：201001212010013920100130指导教师：江萍潘平日期：2012年6月21日-15-目录Ø一摘要………………………………………………………………………2Ø二设计内容及指标……………………………………………………………2Ø三设计思路及原理………………………………………………………………………3Ø四设计分析…………………………………………………………………51．用555定时器构成的多谐振荡器………………………………………………52.用555构成单稳态触发电路……………………………………

2、………………73.同步十进制计数器74LS161构成计时器……………………………………84.控制电路……………………………………………………………………………………11Ø五总体电路图………………………………………………………………13Ø六使用的元器件……………………………………………………………14Ø七心得体会…………………………………………………………………14Ø八参考文献……………………………………………………………………15-15-一摘要:电容元件广泛应用于各种电子产品和电路中，具有十分广泛的应用。电容的容值参数是设计中应考虑的重要参数。常见的电容分为有极电容和无极电容。电容的容值与电

3、容的直对面积、形状、电解质等有关系。目前的电容体积小，用常规方法难以精确测出。为解决该问题。我们设计了简易数字式电容测试仪。该设计将电容的测量转化为频带宽度的测量，具有便携、易操作、高精度等特点。本文粗略讲述了我在本次实习中的整个设计过程及收获。讲述了数字电容测量仪的工作原理以及其各个组成部分，记述了我在整个设计过程中对各个部分的设计思路、对各部分电路设计方案的选择、元器件的筛选、以及对它们的调试、对调试结果的分析，到最后得到比较满意的实验结果的方方面面。二设计内容及指标:1.被测电容的容量在0.01μF至100μF范围内。2.设计两个的测量量程。3.用3为数码管显示测量结果。4.显示小数点

4、和单位。三设计思路及原理:●将待测电容构成单稳态电路，在一定条件下，则单稳态电路的暂稳态时间与电容值成正比。●用这个暂稳态时间作为一个时间窗（Tc），在这个时间窗内，对标准脉冲信号进行计数，从而测出时间窗的宽度，进而得到电容值。Tc=K·Cf-15-&en计数脉冲个数——N时间窗中脉冲个数：N=Tc×f=K’f×Cnum选择电阻R使K’f=1，则N=Cnum例如：C=0.11μF，Cnum=11C=11μF，Cnum=11Tc=K·C=K·Cnum×10-8F(秒)Tc=K·C=K·Cnum×10-6F(秒)时间窗中脉冲个数：N=Tc×f=K·10-8·f×Cnum=CnumN=Tc×f=K

5、·10-6·f×Cnum=Cnum即K·10-8·f=1即K·10-6·f=1所以改变量程时，要改变K(R)或f就可以，我们选择的是改变R。-15-1、时钟（555多谐）+计数器（3位十进制）+译码+显示（可借用实验箱上的）2、时间窗口用555实现单稳电路，实现计数窗口，脉宽tp≈1.1RC（C为被测电容）3、控制电路的作用：向单稳发出窄脉冲触发信号，向计数器发出窄脉冲清零信号应该先清零计数器，清零结束后再触发单稳时间窗4、启动测量可以用手动按钮来实现，但要有防抖电路。5、量程调节可以用开关换接单稳上的电阻值完成。6、小数点利用试验箱上的数码显示器上的h，应配合量程选择点亮哪一位。7、可能用

6、到的将信号的沿转换成窄脉冲的电路：四:设计分析1．用555定时器构成的多谐振荡器其基本电路图如下:-15-555定时器组成的多谐振荡器(即标准脉冲产生电路),振荡器的频率计算公式为:f=1.43/((R1+R2)*C),因此,我们可以计算出各个参数通过计算以及后来实际的调试，确定了R1取20千欧姆,R2取10千欧姆,电容取1uF.这样我们得到了比较稳定的脉冲当接通电源Vcc后，电容C上的初始电压为0V，比较器C1和C2输出为1和0，使Uo=1，放电管T截止，电源通过R1、R2向C充电。Uc上升至2Vcc／3时，RS触发器被复位，使Uo=0，T导通，电容C通过R2到地放电，Uc开始下降，当Uc

7、-15-降到Vcc／3时，输出Uo又翻回到1状态，放电管T截止，电容C又开始充电。如此周而复始，就可在3脚输出矩形波信号。由上图所示，Uc将在Vcc／3和2Vcc／3之间变化，因而可以求得电容C上的充电时间T1和放电时间T2：T1=（R1+R2）C㏑2≈0.7R1CT2=R2C㏑2≈0.7R2C所以输出波形的周期为T=T1+T2=（R1+R2）C㏑2≈0.7（R1+R2）C得，振荡频率f=1／T≈1.44／[