简易电容测试电路

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1、简易电容测试电路一．课程设计任务要求：简易电容测试电路二．主要技术指标能够测0.01ｕｆ－99ｕｆ范围内的电容值，且可以换挡操作。用两个数码管作为显示元件，测试时，测试电容接至测试端口自动显示出被测电容值且响应时间不超过２秒。三．方案论证及选择数字式电容测量仪的方案分析方案:电容、电阻和施密特触发器构成一个多谐振荡器。在电源刚接通时，电容C上的电压为0，多谐振荡器输出Vo为高电平，Vo通过R对电容C充电。当C上充得的电压Vc=Vt+时，施密特触发器翻转，Vo变成低电平，Vc又通过R放电，Vc下降，

2、当Vc=Vt-时施密特触发器又翻转，输出Vo又变成高电平。如此往复振荡产生一系列时间脉宽送入单片进行中央处理，最后送出显示信号通过LED显示。本系统设计主要采用555集成定时器构成多谐振荡器、单稳态触发器等电路把被测电容的电容量转换成电压量，再把电压量通过译码器把电压量转换成数字量并显示，从而实现电容测量。四、系统组成框图：它由测试电路和显示电路两部分组成。在测试电路中，第一个555定时器做多谐振电路，它通过电容配合电阻冲放电产生一系方波脉冲。第二个555定时器组成单稳态触发器，它利用被测电容Cx

3、的充放电过程去调制一个频率和占空比均固定的脉冲波形，使其占空比q与C成正比，显然经过衰减电路取出合适的脉宽的直流电压Vo。然后由MC14433通过A/D转换，同时由MC1403提供合适的基准电压，再通过七段锁存译码驱动器CD4511译码和MC1413的达林顿反向驱动从LED显示器上读出电容。译码数码管显示单稳态电路多谐振荡器提供合适的基准电压五、单元电路设计及说明：电容数字测量仪基本原理:在单稳态电路中，当它输出的的脉冲幅度一定时，其输出脉冲电压的平均值只与脉冲的频率或脉宽成正比。如果将单稳态电路

4、CP端输入的触发脉冲的频率固定，那么输出脉冲电压打的平均值就只与脉冲的宽度成正比了。电容测量的基本原理是：把电容量通过电路转换成电压量，然后把电压量经模数转换器转换成数字量进行显示。电容数字测量仪可由多种方法设计。如由555集成定时器构成单稳态触发器、多谐振荡器等电路。闸门电路：NE555构成的单稳态电路（触发时间为一秒）上图是人工启动单稳，定时电阻定时电容位置分别为图中的Rt和Ct，也就是电路的结构特点是：“RT-6.2-CT”。以下为555芯片内部电路图以及单稳态电路工作波形（图中电容C即为测

5、试电容Cx）当忽略T的饱和压降，则Vc从零电平上升到2Vcc/3的时间，即为输出电压V0的脉宽Tw………………(1)这种电路产生的脉宽可以从几个微秒到数分钟，从式(1)可以看到，当R固定时，改变电容c则输出脉宽TW跟着改变，由Tw的宽度可以求出电容的大小。把单稳态触发器的输出电压Vo取平均值，由于电容量的不同，Tw的宽度也不同，则Vo的平均值也不同，由Vo的平均值大小也就可以得到电容C的大小。如果把这个Vo的平均值送到3位A／D转换器，经显示器显示的数据就是电容量的大小。由于单稳态触发器的输出脉冲

6、宽度Tw与电容C成正比，还可利用数字频率计的知识，把此脉冲作闸门时间和标准脉冲相“与”，得到计数脉冲，该计数脉冲送计数-锁存-译码显示系统就可以得到电容量的数据。连续触发电路：NE555电路组成的多谐振荡器根据电路图a，即T=0.7（R1+2R2）C1……………………………………….(2)(1)/(2)得到计数N，N=Tw/T=1.1RCx/0.7(R1+2R2)C。当Cx=1uF时，计数N为Cx以uF为单位的倍数。而电路中出现的档位操作是用来调节单稳态电路出现高电平的时间，也是切换电容的单位的操

7、作。计数单元：（双十进制BCD计数器）4518双BCD码计数器（十进制）显示电路：（CD4511驱动共阴数码管）4511BCD—7段锁存/译码/驱动器六．总体电路图七．调试过程及测试结果因为对电路原理理解的不够深刻，我们失败了，虽然屡败屡战，然而最终仍然没有获得正确的结果，这对我们是一个深刻的教训，这要求我们在以后的实验中正确理解电路，认真的去对待它。八．主要元件清单1电阻150、1K各2个2电阻10K、5.7K各1个3电容0.01uF2个4电容0.1uF、1uF各1个5开关1个674LS001个

8、745181个845112个9阴极数码管2个10待测电容0.01uF、0.1uF、47uF各1个115552个九．总结时间一长，元件上的标示总有磨损的时候，这时就需要有可以测试的电路来测量元件的准确大小，简易电容测试电路就可以大体来测量未知电容的大小，给我们很多的方便。十．参考文献<<电子技术基础>>主编：康华光副主编：邹寿彬秦臻高等教育出版社出版