整理簡易電容測試電路

1、精品文檔簡易電容測試電路一. 課程設(shè)計(jì)任務(wù)要求：簡易電容測試電路二. 主要技術(shù)指標(biāo)能夠測O.Oluf 99u f范圍內(nèi)的電容值,且可以換擋操作.用兩個(gè)數(shù)碼管 作為顯示元件,測試時(shí),測試電容接至測試端口自動(dòng)顯示出被測電容值且響應(yīng)時(shí) 間不超過2秒.三. 方案論證及選擇數(shù)字式電容測量儀的方案分析方案：電容、電阻和施密特觸發(fā)器構(gòu)成一個(gè)多諧振蕩器.在電源剛接通時(shí),電容C上的電壓為0,多諧振蕩器輸出 V為高電平,Vo通過R對電容C充電. 當(dāng)C上充得的電壓Vc=Vt+時(shí),施密特觸發(fā)器翻轉(zhuǎn),Vo變成低電平,Vc又通過 R放電,Vc下降,當(dāng)Vc=Vt-時(shí)施密特觸發(fā)器又翻轉(zhuǎn),輸出 Vo又變成高電平. 如此往復(fù)振蕩

2、產(chǎn)生一系列時(shí)間脈寬送入單片進(jìn)行中央處理,最后送出顯示信號通過LED顯示.本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要采用555集成定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器等電路 把被測電容的電容量轉(zhuǎn)換成電壓量,再把電壓量通過譯碼器把電壓量轉(zhuǎn)換成數(shù)字 量并顯示,從而實(shí)現(xiàn)電容測量.四. 系統(tǒng)組成框圖：它由測試電路和顯示電路兩局部組成.在測試電路中,第一個(gè)555定時(shí)器做多諧振電路,它通過電容配合電阻沖放電產(chǎn)生一系方波脈沖.第二個(gè)555定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,它利用被測電容 Cx的充放電過程去調(diào)制一個(gè)頻率和占 空比均固定的脈沖波形,使其占空比 q與C成正比,顯然經(jīng)過衰減電路取出合 適的脈寬的直流電壓 Vo.然后由MC14433通過A/D

3、轉(zhuǎn)換,同時(shí)由MC1403提 供適宜的基準(zhǔn)電壓,再通過七段鎖存譯碼驅(qū)動(dòng)器CD4511譯碼和MC1413的達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)從LED顯示器上讀出電容.五、單元電路設(shè)計(jì)及說明:電容數(shù)字測量儀根本原理：在單穩(wěn)態(tài)電路中,當(dāng)它輸出的的脈沖幅度一定時(shí),其輸出脈沖電壓的平均值 只與脈沖的頻率或脈寬成正比.如果將單穩(wěn)態(tài)電路 CP端輸入的觸發(fā)脈沖的頻率 固定,那么輸出脈沖電壓打的平均值就只與脈沖的寬度成正比了.電容測量的根本原理是：把電容量通過電路轉(zhuǎn)換成電壓量,然后把電壓量經(jīng) 模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量進(jìn)行顯示.電容數(shù)字測量儀可由多種方法設(shè)計(jì).如由 555集成定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器等電路.閘門電路：NE555

4、構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路觸發(fā)時(shí)間為一秒1、特點(diǎn)：RT-6. 2-CT,人 工啟或j 170=0 j穩(wěn)態(tài)； VO=1 普穩(wěn)態(tài)id-2公式：Td=L 1 RT*CT3用途:定時(shí)*延時(shí).精品文檔上圖是人工啟動(dòng)單穩(wěn),定時(shí)電阻定時(shí)電容位置分別為圖中的 Rt和Ct,也就 是電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：“ RE2-CT'.以下為555芯片內(nèi)部電路圖以及單穩(wěn)態(tài)電路工作波形圖中電容 C即為測 試電容Cx當(dāng)忽略T的飽和壓降,那么 V 從零電平上升到2Vcc/3的時(shí)間,即為輸出電壓 V0 的脈寬Tw精品文檔tW 二 RC InVCC二 RC I n 3 = 1.1RCV CCV CC3 (1)這種電路產(chǎn)生的脈寬可以從幾個(gè)微秒

5、到數(shù)分鐘,從式 (1)可以看到,當(dāng)R固 定時(shí),改變電容c那么輸出脈寬TW跟著改變,由Tw的寬度可以求出電容的大小. 把單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出電壓 V o取平均值,由于電容量的不同,Tw的寬度也不 同,那么Vo的平均值也不同,由Vo的平均值大小也就可以得到電容 C的大小.如 果把這個(gè)Vo的平均值送到3位A/ D轉(zhuǎn)換器,經(jīng)顯示器顯示的數(shù)據(jù)就是電容量的大小.由于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出脈沖寬度 Tw與電容C成正比,還可利用數(shù)字 頻率計(jì)的知識(shí),把此脈沖作閘門時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn)脈沖相“與, 得到計(jì)數(shù)脈沖,該計(jì) 數(shù)脈沖送計(jì)數(shù)-鎖存-譯碼顯示系統(tǒng)就可以得到電容量的數(shù)據(jù).連續(xù)觸發(fā)電、：多e5諧振路組成的多諧振蕩器OHVCCO(

6、a)電路組成(b)工作波形圖?根據(jù)電容的過渡過程可得到振蕩周期的估算公式：? 丁也廣tw? tw1與電容充電過程有關(guān),充電時(shí)間常數(shù)為(R1+R2) c；與電容放電過程有關(guān),放電時(shí)間常數(shù)為R2C.Vcc-Vcc?其中：tw1= (R1+R2) Cln 3 0.7R1+R2) cVcc-Vcc2 30Vcc3?tw2=R2CIn30.7R2C0Vcc3?所以：0.7 (尺+2&) CTitle根據(jù)電路圖a,即T=0.7(R1+2R2)C1SizeA4Date:File:Numbe17-Aug-2電子(1)/(2)得到計(jì)數(shù) N , N=Tw/T=1.1RCx/0.7(R1+2R2)C.當(dāng) C

7、x=1uF 時(shí),計(jì)數(shù) N 為 Cx以uF為單位的倍數(shù).而電路中出現(xiàn)的檔位操作是用來調(diào)節(jié)單穩(wěn)態(tài)電路出現(xiàn)高電平的時(shí)間,也是切換電容的單位的操作.計(jì)數(shù)單元：(雙十進(jìn)制BCD計(jì)數(shù)器)Q1AQ2AQ3AQ4A11CLOCK BENABLE B X II _101 »1314QWRESETB16VSS = BVDO -16Q陽Q4B4518雙BCD碼計(jì)數(shù)器(十進(jìn)制)TRUTH TABLECLOCKENABLERESETACTION/10Increment Counter0QIncrement CounterXQNo ChangeX/0No Change/00No Change1QNo Chang

8、eXX1Q1 thru Q4 = 0X = Doni Care 1 = High State 0 = Low State顯示電路：CD4511驅(qū)動(dòng)共陰數(shù)碼管Connection DiagramsPin Assignnnrents for SOIC and DIPf9abcdJLCJLdrE _e1丨¥g目le?9Top- View Vss213|6)7|8|4511BCD- 7段鎖存/譯碼/驅(qū)動(dòng)器Truth TableInputsOutputsLErrDcBAabcdefflDuplayXX0XxXX111111BX1XXXX00000001100001111110001100010

9、11000010110口101101101121111001111110013D110100011001斗0T101011011011501101100011i11e011011111100007D11110001111111118D11100111100T190T110100000000011101100000000111110000000001111Q100000011111D0DQ000111111000000訂111其XXXX = din> C3FE'Depercte upon ftte BCD cwle ac-sJediihe D to 1 SrafisidiOH of

10、f LE.精品文檔六. 總體電路圖VCC5VVCCR2U1A74LS00D50%1KI LINI R1 Key = A10k|A1ji 、寸Key = B36 R3-1 1k!C10.127U2B74LS00DCxT卜1.0uFC3 Z10uFF-POL3450%10K|_LINR5VWVCCXSC1Ext Trig37R6WV1kli11R7AAAr-i 1kl'12VCCRSTOUTDISTHRTRICONGNDIDOOOOOOOU738555_VIRTUAL7 U3AI 74LS00DVCC5V4511BD_5VDDDD LBT vcc7 12 6284511BD_5VABD D BTVCCA2VCCRSTOUTDISTHRTRICONGND2555_VIRTUALC5100nF. 0衛(wèi)VCCVCC3 4 5 6U8AVCCVCABCDABCDU9B45E8BP 5'010七. 調(diào)試過程及測試結(jié)果由于對電路原理理解的不夠深刻,我們失敗了,雖然屢敗屢戰(zhàn), 然而最終仍然沒有獲得正確的結(jié)果, 這對我們是一個(gè)深刻的教訓(xùn), 要求我們在以后的實(shí)驗(yàn)中正確理解電路,認(rèn)真的去對待它.八. 主要元件清單1電阻各2個(gè)150、1K2電阻10K、5.7K各1個(gè)3電容0.01uF2個(gè)4電容0.1uF、1uF各1個(gè)5開關(guān)1個(gè)674LS001個(gè)745181個(gè)845112