"测量电容电路的模拟电子课程设计"
本设计的主要目的是设计一个用于测量电容的电路,通过桥氏电路接法,结合模电电知识与数电知识,实现电容的测量。该电路采用容抗法测量电容量,基本原理是,首先运用文氏桥振荡器产生一固定频率的正弦信号,然后经过被测电容------交流电压转换器------获得交流电压信号,最后通过交流电压------直流电压转换器得到真有效值电压Vo,并从直流数字电压表上显示出来。
电路组成部分包括:文氏桥振荡器、Cx/ACV 转换器、二阶有源带通滤波器、ACV/DCV 转换器等。
文氏桥振荡器由 IC1a 和 R1,C1,R2,C2 构成,是用来产生一固定频率 fo 正弦波电压信号,其震荡频率由下式确定:fo=1/ R1C1R2C2。
Cx/ACV 转换器由电容 Cx 与交流电压转换器 ACV 由 Cx,IC2a 和 R7 构成,同时它们也构成一级反相输入电压放大器。当频率为 f0 的正弦电压信号 V1b 经过 Cx 时,Cx 的容抗为 Xc=Xc=1/2∏foCx。
二阶有源带通滤波器由 IC2b 与 R8—R10,C3,C4 组成,该滤波器的作用是仅允许频率为fo 的信号电压 Vo2a 通过,其它频率被滤除,对信号起净化作用,减少测量误差。
ACV/DCV 转换器由 C6—C10,R11,R12 和 IC3 构成,它的作用是对来自滤波器信号 Vo2a 进行线性整流,整流后的信号直接送入 DC 数字电压表进行显示。
通过该电路的设计,可以实现电容的测量,并且满足设计要求:测量范围:10pF~1μF,测量精度:1%。
在设计中,我们还需要考虑到电容传感器的基本形式,即一对相邻的极板。在这些相邻的极板之间存在着固有电容,电容值与极板的厚度成正比,与极板之间的距离成反比。在理想情况下,这是传感器唯一可测到的电容。
本设计的电路可以满足测量电容的需求,并且具有良好的可读性和可靠性。
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