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電路的實際應(yīng)用
三位數(shù)字顯示電容測試表
廣大電子愛好者都有這樣的體會，中、高檔數(shù)字萬用表雖有電容測試擋位，但測量范圍一般僅為1pF~20pF，往往不能滿足使用者的需要，給電容測量帶來不便。本電路介紹的三位數(shù)顯示電容測試表采用四塊集成電路，電路簡潔、容易制作、數(shù)字顯示直觀、精度較高，測量范圍可達1nF~104nF。特別適合愛好者和電氣維修人員自制和使用。
一、電路工作原理
電路原理如圖所示。
三位數(shù)字顯示電容測試表電路圖
該電容表電路由基準脈沖發(fā)生器、待測電容容量時間轉(zhuǎn)換器、閘門控制器、譯碼器和顯示器等部分組成。
待測電容容量時間轉(zhuǎn)換器把所測電容的容量轉(zhuǎn)換成與其容量值成正比的單穩(wěn)時間td。基準脈沖發(fā)生器產(chǎn)生標準的周期計數(shù)脈沖。閘門控制器的開通時間就是單穩(wěn)時間td。在td時間內(nèi)，周期計數(shù)脈沖通過閘門送到后面計數(shù)器計數(shù)，譯碼器譯碼后驅(qū)動顯示器顯示數(shù)值。計數(shù)脈沖的周期T乘以顯示器顯示的計數(shù)值N就是單穩(wěn)時間td，由于td與被測電容的容量成正比，所以也就知道了被測電容的容量。
圖中，集成電路IC1B電阻R7~R9和電容C3構(gòu)成基準脈沖發(fā)生器（實質(zhì)上是一個無穩(wěn)多諧振蕩器），其輸出的脈沖信號周期T與R7~R9和C3有關(guān)，在C3固定的情況下通過量程開關(guān)K1b對R7、R8、R9的不同選擇，可得到周期為1.1ms和11ms的三個脈沖信號。
IC1A、IC2、R1~R6、按鈕AN及C1構(gòu)成待測電容容量時間轉(zhuǎn)換器（實質(zhì)上是一個單穩(wěn)電路）。按動一次AN，IC2B的10腳就產(chǎn)生一個負向窄脈沖觸發(fā)IC1A，其5腳輸出一次單高電平信號。R3~R6和待測電容CX為單穩(wěn)定時元件，單穩(wěn)時間td=1.1（R3~R6）CX。 IC4、IC2C、C5、C6、R10構(gòu)成閘門控制器和計數(shù)器，IC4為CD4553，其12腳是計數(shù)脈沖輸入端，10腳是計數(shù)使能端，低電位時CD4553執(zhí)行計數(shù)，13腳是計數(shù)清零端，上升沿有效。當按動一下AN后，IC4的13腳得到一個上升脈沖，計數(shù)器清零同時IC2C的4腳輸出一個單穩(wěn)低電平信號加到IC4的10腳，于是IC4對從其12腳輸入的基準計數(shù)脈沖進行計數(shù)。當單穩(wěn)時間結(jié)束后，IC4的10腳變?yōu)楦唠娖剑琁C4停止計數(shù)，最后IC4通過分時傳遞方式把計數(shù)結(jié)果的個位、十位、百位由它的9腳、7腳、6腳和5腳循環(huán)輸出對應(yīng)的BCD碼。
IC3構(gòu)成譯碼器驅(qū)動器，它把IC4送來的BCD碼譯成十進制數(shù)字筆段碼，經(jīng)R11~R17限流后直接驅(qū)動七段數(shù)碼管。集成電路CD4553的15腳、1腳、2腳為數(shù)字選擇輸出端，經(jīng)R18~R20選擇脈沖送到三極管T1~T3的基極使其輪流導通，這兩部分電路配合就完成了三位十進制數(shù)字顯示。
C7的作用是當電源開啟時在R10上產(chǎn)生一個上升脈沖，對計數(shù)器自動清零。 二、元器件選擇
電路中，IC1選用NE556；IC2選用CD4001；IC3選用CD4543；IC4選用CD4553。七段數(shù)碼管可選用三字共陰極數(shù)碼管。T1~T3選用8550（或其它PNP型三極管）。C1不應(yīng)大于0.01nF，C3選用小型金屬化電容。R3~R9選用1/8W金屬膜電阻。其他元器件沒有特殊要求，按電路標注選擇即可。
三、制作與調(diào)試方法
整個電路安裝好后可裝在一個塑料盒內(nèi)，將數(shù)碼管和量程轉(zhuǎn)換開關(guān)裝在面板上。在制作和調(diào)試時，關(guān)鍵是要調(diào)出1.1ms和11ms的三種標準脈沖信號，調(diào)試時需要借助一臺示波器，通過調(diào)整分別R7、R8和R9等三個電阻的阻值，就可方便地得到這三個脈沖信號，電路中的R7、R8、R9的阻值是實驗數(shù)據(jù)僅供參考。電路其余部分無需調(diào)試，只要選擇良好器件，安裝正確無誤，并在量程轉(zhuǎn)換開關(guān)處標注相應(yīng)倍率，就可得到一個經(jīng)濟實用、準確可靠的數(shù)字電容表。
四、使用方法
在測試電容時，把計數(shù)結(jié)果乘以所用量程的倍率得到的數(shù)值就是被測電容的容量。例如，當基準脈沖周期為1.1ms，定時電阻為10K時，量程倍率為0.1nF，若測一個標稱容量為4.7nF的電容，按動一下AN后結(jié)果顯示為49，該電容的容量就為49×0.1nF=4.9nF。
需要說明的是，在使用1pF~999pF量程時，由于分布電容的影響，測量結(jié)果減去分布電容值才是被測電容的準確值。可以這樣測出該電容表的量程分布電容值，把量程打在 1pF~999pF檔，在不接被測電容的情況下，按動一下AN按鈕，測的計數(shù)結(jié)果就是該擋的分布電容值，經(jīng)實驗該數(shù)值一般為10pF左右。
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