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电容测量仪〔A 题〕
1 设计方案
设计一:利用电容器放电测电容实验原理
电容器充电后,所带电量 Q 与两极板间电压 U 和电容 C 之间满足 Q=CU 的关系。U 可由直流
电压表测出,Q 可由电容器放电测量。使电容器通过高电阻放电,放电电流随电容器两极板间的电
压下降而减少,通过测出不同时刻的放电电流值,直至 I=0,作出放电电流 I 随时间变化的曲线,
曲线下的面积即等于电容器所带电量。由 C=Q/U 可求出电容器的电容值。但此方法操作性差,很
难实现其功能,故舍之。
设计二:利用放电时间比率来测电容
其测量原理是把被测电容和基准电容连接到同一电阻上,构成 RC 网络。通过测量两个电容放
电时间的比率,就可以求出被测电容的电容值。
充电前电容的电压为 0,放电时电容电压与时间的关系为:
当 Vc 到达 Vth 时
从而
由于 R 和 Vth/E,可根据 Tc 算出 C。
此方法的测量围从 pF(10
-12
F)到几十个 nF(10
-9
F),并且在寄生电容的抑制和温度稳定性方面
具有极很大的优势,但此方法适用于电解电容,对于瓷片电容并不适用。
设计三:利用单片机测脉冲来测时间常数 RC 再计算电容
其测量原理是把被测电容和电阻串联,构成 RC 网络,然后可利用这个时间常数去利用多谐振
荡器,调好振荡信号的波形然后开场计数脉冲值,可能的周期为 T=A0×RC,A0 为一个常数,可
通过周期可以计算出 C 的值。这个可以用单片机来测,理论上可以从测的值可以为 N 多个,大大
超过前面所讲述的。
- -.可修编- .