数字电容测试仪课程设计报告书

《数字电容测试仪课程设计报告书》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、）戈歹疙N#CHANGSHAUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY电子技术课程设计题目：数字电容测试仪课设5学生姓名:学号：班级：电子信息工程08・01班专业：电子信息工稈所在院系：电气与信息工程学院指导教师：吴一帆、徐理英、唐国红第1页共1页数字电容测试仪摘要本次课程设计的课题为数字电容的设计，设计日的是将电容的大小转换成与Z相应的脉冲数，测量脉冲数目并进行译码，用数码管显示结果。我们都知道电容具有隔直流同交流的能力，在电子电路中是十分重要的元件，电容的容值在电路设计中是一重要因素。

2、利用单稳态触发器可以把被测电容的大小转换成输出脉冲的宽度，即控制脉冲宽度Tx与Cx成止比。只要将此脉冲作为计数器的控制信号，即可得到计数脉冲，把计数脉冲送给计数器计数，然后再经过译码器送至数码管显示。时钟脉冲可由555构成的多谐振荡提供。如果时钟脉冲的频率等参数合适，数码管显示的数字便是Cx的大小。由于在使用一段时间后，电容容值与出厂是所标注的值有所偏差，这就需要设计仪器去测量电容容值。传统的测量方法都采用交流电桥法和谐振法，通常采用刻度读数，此方法不够直观。关键字：电容；测量；脉冲；数显；555多谐振荡器

3、一、课程设计目的1二、课程设计指标2三、单元电路设计与分析33.1.多谐振荡器43.2.单稳态测量控制电路53.3.计数和显示模块63.4•总电路原理图7五、设计的仿真和运行结果六、总结■•………9参考文献1011附录课程设计的目的本次实验的目的在于掌握数字电容测试仪的设计、组装与调试方法。在日常的电路工程或者是电路试验中，电容是一个最常见的元器件，实际应用中，对电容的电容值的准确度要求也是很高的。但是由于电容自身特性决定了电容和电阻的测量是不一样的，电容的测量相对于电阻测量复杂，精确度不高。因此我们旨在设

4、计一种可以测量电容大小的电路，并且采用七段数码管育•接在屏幕上显示电容的大小，方便在以后的实验中对电容的使用。课程设计的指标(1)被测电容的容量在0.01//F至100//F范围内。(2)设计测量量程。(3)用3位数码管显示测量结果，测量课差小于20%o课程设计原理我们考虑之后决定采用如图设计方案：外接电容“电容测量仪原理框图3图1、电容测量仪的设计原理利用单稳态触发器或电容器充放电规律等，可以把被测电容的大小转换成脉冲的宽窄，即控制脉冲宽度Tx严格与Cx成正比.脉冲的宽度可以用另一个多谐振荡器产生的标准脉

5、冲的数目来测定，即把单稳态触发器的输出脉冲和多谐振荡器的标准脉冲相与便可得到计数脉冲。只要把此脉冲与频率固定不变的方波即时钟脉冲相与，便可得到计数脉冲，把计数脉冲送给计数器计数，然后再送给显示器显示•如果时钟脉冲的频率等参数合适，数字显示器显示的数字N便是Cx的大小。微分电路起到将计数器清零的作用，方便连续测量。设计步骤和过程A、多谐振荡器由555定吋器构成的多谐振荡器来产生标准脉冲，电路和输出脉冲如图5kd:Key=C::—VA—・・VCC-VGC_l5VRST・・・OUTDIS•THRTRIA2555V

6、IRTUALG5::zxo.ipF—o.oirCONE・・GND图2、多谐振荡器它在接通电源后，不需要外加触发信号，便能自动的产生矩形脉冲。此电路中用来产生时钟脉冲信号(如图3・b所示)。周而复始，形成振荡。其振荡周期与电容充放电时间有关，充电时间为：Tl=(R4+R5)Cln2„放电时间为T2=R5Cln2,,则吋钟信号一个周期为T二T1+T2二(R4+2R5)Cln2。・通过上述分析可知，电容充电时，定时器输出如=1,电容放电时，如=0,电容不断地进行充、放电，输出端便获得矩形波。多谐振荡器无外部信号输

7、入，却能输出矩形波，其实质是将直流形式的电能变为矩形波形式的电能。波形如下图:图3、多谐振荡器的波形B、测量控制电路由555定时器构成的单稳态触发器。2端作为触发信号的输入端，由U1产生的时钟脉冲信号来提供。图4单稳态控制电路它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态。当被测电容Cx接到电路中Z后，只要按一下开关S,电源电压Vcc经微分电路Ci、和反向器，送给555定吋器的低电平触发端2一个负脉冲信号使单稳态触发器由稳态变为暂稳态，其输出端3由低电平变为高电平•该高电平控制与门使时钟脉冲信号通过，送入计数器计数.暂

8、稳态的脉冲宽度为Tx=l.IRCx.然后单稳态电路又回到稳态。输出脉冲的宽度tw等于暂稳态的持续时间，而暂稳态的持续时间取决于外接电阻R和电容C的大小。即：tw=R2*C2*Ln2=1.1R2*C2o信号如下图所示:图5、控制电路的波形C、计数和显示模块:::::::::DCD^HEX^GREEN：::::::::DCD^HEX_GREEN：::::::DCD』EX_GREEN：：：：：：：：：：：：：：：：A5