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简易数字式电容测试仪
目 录
摘要………………………………………………………………………………1
设计要求…………………………………………………………………………1
第一章 系统概述………………………………………………………………2
1、总体方案的选择及可行性分析 …………………………………………………
2、方案论证…………………………………………………………………………
第二章 单元电路设计分析 ……………………………………………………4
1、555 定时器 ………………………………………………………………………
2、用 定时器构成的单稳态触发器………………………………………………
3、用 定时器构成的多谐振荡器…………………………………………………
4、占空比可调的多谐振荡器电路 …………………………………………………
5 、 同 步 十 进 制 计 数 器
0………………………………………………………
6 、 4 位 集 成 寄 存 器
74LS175…………………………………………………………
7、LED 数码管………………………………………………………………………
…
第三章 电路总体描述及功能实现 …………………………………………10
1、总电路图…………………………………………………………………………
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简易数字式电容测试仪
2、参数选择及仪表调试……………………………………………………………
3、产品使用说明……………………………………………………………………
4、安装与调试………………………………………………………………………
第四章 结束语 ………………………………………………………………13
、总结………………………………………………………………………………
、收获与体会………………………………………………………………………
参考文献 ………………………………………………………………………14
附录 ……………………………………………………………………………14
附录一 元器件表………………………………………………………………14
附录二 鸣谢……………………………………………………………………15
评语 ……………………………………………………………………………16
简易数字式电容测试仪
摘要:
由于单稳态触发器的脉冲宽度 与电容 成正比,把电容 转换成脉冲宽度为 的
矩形脉冲,然后将其作为闸门信号控制计数器计标准频率脉冲的个数,并送锁存—译码—
显示系统就可测得电容的数值。时钟脉冲可由 构成的多谐振荡器提供。如果时钟脉冲
的各参数合适,数码管显示的数字 便是待测电容
的值。
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简易数字式电容测试仪
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关键字:
电容测试仪闸门信号标准频率脉冲多谐振荡器单稳态振荡器
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设计目的
,掌握数字式电容测试仪的设计、组装和调试方法;
,熟悉相应的中大规模集成电路的使用方法,并掌握其工作原理。
设计内容要求
, 设计数字式电容测试仪电路;
, 组装、调试数字式电容测试仪单元电路和整机系统;
, 画出数字式电容测试仪的电路图,并写出设计报告。
设计技术指标
,测试电容容量范围为 12~32;
,应设计 个以上的测量量程;
,用四位数码管显示测量结果;
,用红、绿色发光二极管表示单位。
第一章 系统概述
1、总体方案的选择及可行性分析
数字式电容测量仪的作用是以十进制数码的方式来显示被测电容的值,从而判断电容
器质量的优劣及电容参数。由给出的指标设计,它的设计要点可分为俩部分:一部分是
45 显示,另一部分就是要将
值进行转换。
能满足上述设计功能的方案很多,我们共总结出下面四种参考方案:
方案一: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成数字量进行显示。
可由 集成定时器构成单稳态触发器、多谐振荡器等电路,当单稳态触发器输出电压
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简易数字式电容测试仪
的脉宽为:67C㏑3≈1.1RC。从式中可以看出,当 R 固定时,改变电容 C 则输出脉
宽 tw 跟着改变,由 tw 的宽度就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
均值大小可以得到电容 C 的大小。如果把平均值送到 A/D 转换器,经显示器显示的数
据就是电容的大小。但是我们对 A/D 转换器的掌握程度还不够充分,设计有一些困难。
方案二:用阻抗法测 R、L、C 有两种实现方法:永恒流源供电,然后测元件电压;永恒压
源供电,然后测元件电流。由于很难实现理想的恒流源和恒压源,所以它们适用的测量
范围很窄。
方案三:像测量 7 一样,测量电容 的最经典方法是电桥法,如图 所示。只是电容 要
用交流电桥测量。电桥的平衡条件是:
8
9
8
9
":;(<
=
<
)>68
9
8
9
":;(<
=
<
)>
(图 1)
通过调节阻抗 8
、8
使电桥平衡,这时电表读数为零。根据平衡条件以及一些已知的
电路参数就可求出被测电容。用这种方法测量,调节电阻值一般只能手动,电桥的平衡
也难以用简单电路实现。这样,电桥法不易实现自动测量。
方案四:应用基本思想:把较难测量的物理量转变成精度较高且较容易测量的物理量。先
把电容 转换成宽度为 的矩形脉冲,然后将其作为闸门控制计数器计数,技术后再
运算求出 的值,并送出显示,转换的原理是由于单稳态触发器的输出脉宽 与电容
成正比,可利用数字频率计的知识,把此脉冲作闸门时间和标准频率脉冲相“与”,得
到计数脉冲,该计数脉冲送至计数—锁存—译码—显示系统就可得到电容量的数据。其
实,这种转换就是把模拟量转换成数字量,频率 ! 是数字电路很容易处理的数字量,这
种数字化处理一方面便于式仪表实现智能化,另一方面也避免了有指针读数引起的误差。
因此本设计我们采用此方案。
,方案论证
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