ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЕМКОСТЬ - НАПРЯЖЕНИЕ
Журнал "Радио", 1984, №10, стр. 56. ЗА РУБЕЖОМ
На рисунке показана схема преобразователя, который при подключении ко входу цифрового вольтметра обеспечивает измерение емкости с погрешностью не более ±0,1 % и разрешающей способностью 0,1пФ. Cтоль высокие характеристики достигнуты благодаря точной компенсации начальной емкости входного щупа XS1 и соединительных кабелей и применению синхронного детектирования.
Микросхемы DA1, DA2 и DA5 образуют функциональный генератор, формирующий на выходе интегратора (ОУ DA2) напряжение треугольной формы с частотой повторения ( в зависимости от положения переключателя SA2 ) 1000 или 1 Гц . Для испытания полярных конденсаторов, обратносмещенных р-п переходов транзисторов и варикапов , предусмотрена поляризация этих элементов (переключатель SA1 в верхнем по схеме положении). При этом уровень выходного сигнала ОУ DA2 смещается примерно на 2 В .
Остальные элементы преобразователя образуют измерительный усилитель и синхронный детектор. Напряжение на вход первого из этих устройств (оно собрано на ОУ DA3, включенном по схеме усилителя тока ) поступает с выхода генератора через испытываемый , конденсатор Сх. В результате дифференцирования напряжение на выходе ОУ DA3 при обретает форму прямоугольного (при испытании элементов с большими активными потерями - трапецеидального) с амплитудой, пропорциональной емкости Сх . Это напряжение поступает на левое плечо синхронного детектора - ключ на полевом транзисторе VТ1, а через инвертор на ОУ DA4 - на его правое плечо - транзистор VТ2. Управляет работой ключей прямоугольное напряжение с компаратора (ОУ DА1) функционального генера-тора. На затвор транзистора VТ 1 оно поступает через развязывающий диод VD1, а на затвор VТ2 - через инвертор на ОУ DА6 и диод VD2.
Необходимый поддиапазон измерения емкости выбирают переключателем SАЗ , дополнительные пределы измерений (1,10 и 100 мкФ) - переключателем SA2.
Собственную емкость щупа XS1 компенсируют нейтрализующим током, поступающим через конденсатор С6 на вход измерительного усилителя . для этого подстроечным резистором R 11 устанавливают близкое к нулевому напряжение на выходе преобразователя (разъем XS2) при свободных зажимах щупа. Полного отсутствия постоянного напряжения добиваются в несколько этапов резисторами R11 и R20, последний из которых совместно с конденсатором С5 компенсирует собственную емкость измерительного усилителя.
Симметрию полуволн напряжения генератора устанавливают подстроечным резистором R8. В последнюю очередь, установив переключатели SA2 и SA3 в верхнее (по схеме) положение, подключают к щупу калиброванный конденсатор емкостью 100 пФ, и подстроечным резистором R5 устанавливают на выходе преобразователя (XS2) постоянное напряжение 1 В. Стрелочный прибор Р 1, используемый, если требуемая точность измерения невелика (в зависимости от типа прибора погрешность в этом случае достигает ~ ± 1 ... 2,5 %) , калибруют резистором R27.
При необходимости точного подбора идентичных диодов, например для балансных смесителей, к выходу синхронного детектора (движку резистора R25) целесообразно подключить электронный осциллограф. В этом случае оказывается возможным, изменяя напряжение смещения резисторами делителя R1 R2, сравнить вольт- фарадные характеристики диодов.
W. В. de Rиyter. Capacitaпce-toooltage Coпoerter.- Wireless World. 1983, N 1569, р. 68.
Примечание редакции. В преобразователе могут быть использованы ОУ серий К140УД8, К544УД1, К544УД2, К574УДI (DА1-DА4), К140УД6, КI40УД7 (DА5. DА6), диоды КД50З, КД522, транзисторы серий КП302, КП303.