简易数字电容测试仪
图3 时钟脉冲波形图
图4 振荡频率
R3、为使测试更方便，根据T=0.7(R1+2R3)C2，通过调整时钟脉冲发生器R1、C2的值，使其振荡频率为1KHz，则其周期T=1ms. (2)单稳态触发器
测量控制电路由J1、R6和或门组成，主要用于提供单稳态触发器的负触发脉冲。未加触发信号时，单稳态触发器处于稳定状态，输出端OUT1输出低电平，使时钟脉冲发生电路RD2端为低电平，多谐振荡器停止振荡。这时或门7432N
TR1也为高电平，电容C3两端的电
压为0伏。
当被测电容CX接入电路后，只要按一下测量开关J1，输入点产生一个负尖
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脉冲，通过或门使触发输入端TR1产生负跳变，单稳态触发器进入暂稳态状态，这时输出OUT1端低电平正跳跃到高电平，其一方面通过C4、R11组成的微分电路及二极管输出的正尖脉冲使其计数器清零，同时使时钟脉冲发生器RD2为高电平，多谐振荡器开始振荡，输出端OUT2输出的时钟脉冲送入计数器进行计数。在单稳态触发器进入暂稳态期间，VCC经R5对被测电容CX进行充电。当暂稳态结束时，输出OUT1端由高电平负跃到低电平，RD2为低电平，多谐振荡器停止振荡，计数器停止工作。暂稳态维持的时间就是单稳态触发器输出的脉冲宽度
TW，可用下式进行计算：
TW=1.1R5CX
由上式可以看出：单稳态触发器输出脉冲宽度TW时间内测得的时钟脉冲个数与被测电容CX的容量大小成正比。
图5 单稳态触发器电路
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图6 单稳态触发器输出脉冲
3、计数、译码和显示电路
（1）计数器
计数器主要用来对时钟进行计数并送入显示电路显示。计数器选用4518进行设计较简便。
在本部分电路设计中CP用于上升沿触发，要求EN=1；EN用于下降沿触发，要求CP=0。CR是异步复位端，高电平有效，正常计数时CR=0。这里，我们要测量的电容范围是0到999pF，需要三位十进制计数器进行级联。其级联的方法是将低位的Q3端接高位的EN端，高位计数器的CP端接地。其输出端Q3Q2Q1Q0输出8421BCD码，接显示译码器的代码输入端。电路如图7所示。
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图7 三级十进制计数器
（2）译码器电路
译码显示电路的设计比较简单，只需选择合适的4线-7线显示译码器，并将计数器输出的8421BCD码作为显示译码器输入的代码，器7段的输出信号和七段LED数码显示器相应段相连后，则七段数码显示器便显示相应的十进制数字。显示译码器选用4511，该译码器为BCD-七段锁存/译码/驱动器，其数据输入端接计数器Q3Q2Q1Q0端输出的BCD码，译码器的输出端接共阴极七段半导体数码显示器。控制端LT和BI接高电平，LE接低电平，具体接法见图8。
图8 译码器和数码显示电路
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4、数字电容测试具体原理
由以上各部分电路设计分析可知，时钟脉冲发生器振荡周期满足：
T=0.7(R1+2R2)C1 ，单稳态触发器输出的脉冲宽度TW=1.1R1CX，设计数器计数译码显示数据为N，即单稳态触发器处于暂稳态，输出一个高电平脉冲时，时钟脉冲发生器振荡N次，满足TW=N*T，即1.1R4CX=N* 0.77(R1+2R2)C1，
CX=N* 0.7*(R1+2R2)C1/1.1R4，计数显示结果N=0~999。为简化计算过程，本电路设计通过调整R1、R2、C1取值，使T=1ms，则CX=N*T/（1.1R4）≈N*0.91*10?3/R4，因此可通过选择各不同的R4，测得各量程范围内的CX值，每个量程可测得1000个CX值。最终通过各量程结合共同实现测出1000pF~999uF电容值。
5、整机电路
按照整机电路图接好电路，整体电路图如图9：
图9 整体电路
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