[问答]

不用电容计，如何测量未知电容？

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 无论电压、导体电阻，或通过电线的电流，都可以通过测试仪轻松地测量得出，如果手工电容器也可以利用这些工具测量吗？ 0
2021-3-7 08:17:04　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × 60user48 该类别下有 5 个回答。邀请回答 billbian 该类别下有 5 个回答。邀请回答 Elva_chen 该类别下有 5 个回答。邀请回答 cmh25 该类别下有 5 个回答。邀请回答风动影随该类别下有 5 个回答。邀请回答 uwuefsdf 该类别下有 5 个回答。邀请回答 huhuiyun 该类别下有 4 个回答。邀请回答 freedom0zh 该类别下有 4 个回答。邀请回答 60user106 该类别下有 4 个回答。邀请回答 h1654155602.2407 该类别下有 4 个回答。邀请回答 sdgsgsgs 该类别下有 4 个回答。邀请回答 qa110 该类别下有 4 个回答。邀请回答梅子74 该类别下有 4 个回答。邀请回答蟹蟹蟹蟹该类别下有 4 个回答。邀请回答 zkzk196599 该类别下有 4 个回答。邀请回答 tozhyan 该类别下有 4 个回答。邀请回答 hvyweyrrwwrr 该类别下有 4 个回答。邀请回答 Oo一笑该类别下有 4 个回答。邀请回答 dechun28448 该类别下有 4 个回答。邀请回答 xiongcanfei 该类别下有 3 个回答。邀请回答举报翁靠庭相关推荐 • 电容位移传感器能否在不用的领域测量？ 3509 • 如何使用PSoC电容测量？ 1973 • 新人求问电容测量仪的设计 1331 • 请问如何测量电容的发热特性数据？ 1119 • 关于AD5933测量阻抗的几个问题 449 • 电感和电容的测量原理是什么，指示范围是多少？ 1657 • 基于PS021芯片设计的微小电容测量电路 2615 • 怎么利用PCB设计电容传感器？ 1550 • 画最小电路的时候晶振部分的电容问题 4324 • 有哪些用于可靠的电容传感器接口的模拟前端IC测量方法？ 2057 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 如果要知道一个手工电容器或标称数据不能读取的电容器的容量，那就需要另一种测量仪器，即“电容计”，而这种仪器通常都很昂贵。实际上，有许多方法可以测量各种难度和精度的未知电容值，我们来看看如何借助理论轻松测量这两种电气参数。正弦交流电压下的电容器向电容器施加直流电压，当瞬变结束，其行为就如开路一样。然而，当电容器处于正弦信号下时，它的行为不再像开路，而是开始吸收电流，呈现出 “电容电抗”（以欧姆表示）。该分量类似于电阻。通过应用这个原理，我们可以很容易地计算出未知电容器的容量值。其容抗公式为： Xc = 1 ÷ 2πfC 如果电容器受到正弦周期信号的影响，通过一些测量和方程式，我们可以计算出其电容值。方波电压下的电容器方波影响下的电容器行为有所不同。因为方波信号下没有容抗，电抗概念本身取决于正弦信号的存在。由于方波信号是无限正弦波之和，不同频率的正弦波电抗不能大幅度增加。由于（理想）电容器是线性的，我们可以将方波分解成正弦分量，找到每个分量的相关正弦电压，然后将这些电压相加得出总电压。但是，这种测量非常复杂，建议采用其它方式测量电容值。测量策略我们使用一种简单的方法来测量电容器的电容：利用CD40106反相逻辑门和RC网络组成的振荡器生成方波。通过更改未知C值，显然可以获得不同的频率。只需对这些值进行“曲线拟合”就可以找到一个好的公式，描述所产生的频率与要找到的电容值之间的关系。电气原理图这里介绍两种不同电气原理的解决方案。第一个方案适用于拥有频率计可以测量频率的情形。这种方案非常简单，只需要很少的电子元件。第二个方案适用于没有频率计，而只有简单测试仪或廉价测试仪的情形。这种方案与第一种类似，但使用了一个额外的频率/电压转换器来读取普通测试仪上的值。方案一：有频率计时的第一个接线图第一个接线图非常简单，如图1所示。其核心部分为集成电路CD40106，它与C1和R1一起产生一个周期性方波信号，其频率由C1和R1决定，但由于R1是固定的，因此频率与未知电容成比例地变化。第一逻辑门（X1）产生信号，第二逻辑门（X2）用作阻抗缓冲器。这样，连接至输出的任何负载都不会改变所产生信号的频率或幅度。后者可以通过电阻R2获得，随时可以用频率计测量频率。图1：有频率计时的第一个接线图图2显示了电路上这些位置的信号图：蓝色：电容器上的信号曲线图（V2）红色：第一个逆变器输出端的信号曲线图（V1）绿色：第二个逆变器输出端的方波信号曲线图（V3）图2：电路上各点的信号图 1 pF至100 nF测量范围下表包含所有理论频率值，这些值仅通过改变电容C1即可测得。对于此测量范围（介于1 pF和100 nF之间），电阻R1必须为470 k。其电容频率关系图如图3所示。图3：电路电容和频率之间的对数关系图（R1 = 470 k）在这个测量范围之内，描述电容和频率之间关系的两个公式如图4所示。这是两个非常复杂的公式，通过非线性曲线拟合的复制推导获得。图4：描述电容与频率之间关系的两个公式(1 pF~100 nF) 100-nF至100-µF测量范围下表所列为在100 nF至100 µF之间仅改变电容器C1的值，所测得的理论频率值。其中，电阻R1必须为470Ω。电容与频率的关系图如图5所示。图5：电路电容和频率之间的对数关系图（R1 = 470Ω）在这个测量范围内，描述电容和频率之间关系的两个公式如图6所示。图6：描述电容和频率之间关系的两个公式(100-Nf~100-µF) 图7表示的是方波发生器电路和频率计之间的简单接线。对于测量仪器而言，能够读取周期性方波或矩形波信号的频率非常重要。图7：方波发生器和频率计之间的接线方案二：仅拥有一个简单测试仪时的接线图如果只有一个简单测试仪，则可以采用第二种解决方案。在第一个方案的电路输出端附加一个电路，将输出频率转换为负电压，再通过常用的测试仪测出其值。与前一个连接的新电路是一种带有“泵”二极管的脉冲重复频率测试仪。图8所示的完整系统能够实现根据要测量的电容C1获得负电压值。图8：仅有一个简单测试仪时的接线图正脉冲将最大电压通过D1加载至C2。在脉冲间隔，输入为0 V时，C2通过D2快速放电到大电容C3。因此，输出电压与接收脉冲的速度成正比。而电容C3好比一个大水池，被R3慢慢排空。下表罗列了C1电容值在100 nF至100 µF之间变化时测量所得的电压数据。注意等待几秒瞬态变化时间，以获得稳定的电压值，如图9所示。图9：测量开始后需等待几秒以获得稳定的电压值。在这个测量范围之内，描述电容与输出电压之间关系的公式如图10所示。图10：描述电容与输出电压之间关系的公式图11描述了方波发生器电路和频率/电压转换器之间的连接，以及配置为VDC模式的普通测试仪。这是一个非常简单的连接，在一个简单的PCB上即可构建系统。图11：方波发生器、频率/电压转换器和普通测试仪之间的接线结论本文介绍的测量方法与各种SPICE模型的仿真相关。建议在实际电路中采集数据。用户可以根据所需的电容值，自由地创建数学模型；当然还要考虑瞬态等待时间和RC时间常数，因为这些因素可能导致长时间的等待。建议尝试根据需要更改电子元件的值。如果在应用公式时遇到困难，可以简单查阅采集的数据表，然后通过内插找到真实的经验数据。至于数据的曲线拟合，可以使用任何带有此选项的数学和统计软件来完成。本文的主要目的是演示电子电路与数学的紧密联系，应用时可针对不同的目的和功能进行任何修改或改进。（参考原文：How to Discover an Unknown Capacitance with the Integrated Circuit 40106） (eetchina)

2021-3-8 16:59:57 评论举报王凤英