[其他]电脑电容在线测试仪

说明书

本实用新型属于电容的测量仪器。

已有的电容在线测试器（CN86206128）是由振荡器、恒压放大器、测量比例放大器、交流电压表指示器构成的。它是利用电容在一定频率下所呈现的容抗换算出电容来的。这种方法中，电容内阻和在线电阻对测量精度都有很大影响。当在线电阻等于或小于100Ω时，测试误差达10％，因此不能准确地反映出电容值。另外，为使在线电阻不影响测量精度，必须使容抗在几Ω以下，由于被测电容的容量变化范围很大，因此，要求所用的频率不但很高，而且范围很宽。这样，就要选用不同档次，操作麻烦。

本实用新型的目的是设计一种测量精度高，操作简单的电容在线测试仪。

如图1所示，它由恒流源（恒压源）1，充放电控制电路2，放大器3，窗口比较器4，窗口计时电路5，输入／输出接口电路6，微型计算机7，显示电路8，电源9组成。在线电容C_X的一端接地，另一端接在充电控制电路2的输出端，同时接至放大器3的同相输入端。

本测试仪所采用的方法是充放电法，我们知道，电容在线时一般可等效为图1虚线柜10内所示电路。这里C_X为在线电容，r为其内阻，R_X为在线电阻。假设C_X已放完电，我们先让开关S_I、S₂闭合，S₁断开，由恒流源（恒压源）1对电容进行充电，充满后，让开关S_I断开，使电容放电，其充放电曲线如图5的AB段所示。这样，我们得两个时间Δt₁和Δt₂，得两个方程：

式中：R_1a＝R₂∥R_X，τ₁＝（R_1a＋r）C_X

I为恒流源的输出电流乘放大器3的放大倍数，

U_h为设定的窗口高限电压，

U₁为设定的窗口低限电压。

同样，我们让S₁，S₂全闭合，控制S_I闭或开，再对电容充放电，可得曲线BC段。又得两个方程：

式中：R_2a＝R₁∥R₂∥R_X，τ₂＝（R_2a＋r）C_X

解上列方程可以得到：

由此可得电容值和内阻值：

通过窗口比较器4及窗口计时电路5对上述充放电过程进行计时。计算机7通过输入／输出接口6对充放电控制电路2进行控制，完成充放电过程，并通过输入／输出接口电路6读取所计时间数，然后由微机进行计算求解，再通过显示电路8将结果显示出来。

由于本仪器采用计算机控制，数字显示，所以测试精度高，速度快，测试范围宽，操作简单，而且能测出在线电容的内阻值。这为判断在线电容质量的好坏，提供了依据。

实施例：

本测试仪中以IC₁（LM324中的一运放）为主要元件构成恒流源。从电源来的＋5V电压经R₄、R₅分压后得U_R＋，输入给同相端。因为运放的同相端电位等于反相端电位，故U_R－＝U_R＋，使得在R₃上的压降为一恒值，从而，使流过三极管集电极的电流为恒值，其大小由R₃的阻值决定。

因恒流源可等效变换为恒压源，故本实用新型也可采用恒压源。

充放电控制电路2由串联有电阻R₁的模拟开关S₁和串联有R₂的模拟开关S₂并联后再与模拟开关S_I串联构成。

以IC₂为主要元件构成放大器3，二极管BG₁，BG₂起保护作用。R₆、R₇决定其放大倍数。为了保证窗口比较器的分辨率，并考虑到LM324的闭环频带宽度，我们取放大倍数为R₇／R₆＝20。