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数字式电容和测量仪
——孙志鹏、梁竣泓
编辑课件
概要
概要
电容在电子线路中有着广泛的应用，它的
容值大小对电路性能有重要影响，本课题就
是用数字显示的方式对电容进行测量。
利用单稳态触发器产生脉冲宽度TW与电容
C成正比的特点，将被测电容C转换为宽度为
TW的脉冲然后将其作为闸门信号控制标准脉
冲信号的个数并送到锁存译码显示电路中那
么可得到电容值。当被测电容值超出量程时
数码管呈灭零状态，报警二极管发光。
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一、方案设计与选择
一、方案设计与选择
1．测脉宽法
测脉宽法的根本原理如下图，利用单稳或电
容充放电规律等，将电容容量变换成与其正比的
脉冲宽度，即Tx与Cx成正比。
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2．测频法
测频法的根本工作原理是：将上图中的门
控信号作为标准门控信号，将待测电容作为时
钟脉冲发生器的一局部，在一定条件下，发生
器的输出频率与电容值是线性关系，只要标准
门控信号参数适宜，测出时钟脉冲发生器的频
率就可测出电容值。
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3．测压法
测压法的根本原理是：把电容量通过电路转换成
电压量，然后把电压量经模数转换器转换成数字
量显示。典型测压法设计方案如下图。
编辑课件
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本设计选择了测脉宽法，
用闸门信号来控制时钟信号产
生的CP脉冲个数，使其来反映
被测电容Cx的数值。用测脉宽
法得到的数值比较容易通过
码管来显示，可省去数码转换
而且误差相比照较小。
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二、电路的设计与分析
二、电路的设计与分析
1．时钟脉冲发生电路
首先，我们先来介绍一下555定时器。
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1地GND
2触发
3输出
4复位
5控制电压
6门(阈门〕
7放电
8电源电压Vcc
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图为由555定时器构成的多
谐振荡器。电源接通后，VCC通
过电阻R1、R2向电容充电，当
Vc=2/3VCC时，因为2端与6端
相连，那么有Vc=V6，使比较器
C1输出翻转，输出电压V0=0。
同时，放电管T导通，电容C通
过R2放电；当电容电压下降至
1/3VCC时，比较器C2工作，输
出电压V0变成高电平，C放电终
止，VCC通过电阻R1，R2又开
始充电；周而复始，形成振荡。
其振荡周期与电容充放电时间有
关。
充电时间：
放电时间：
周期：
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2．闸门信号产生电路
图为由555定时器构成的
单稳态触发器。2端作为触发
信号的输入端，由U1产生的
时钟脉冲信号来提供。它有
稳态和暂稳态两个不同的工
作状态。在外界脉冲作用下，
能
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