数显电容测试仪
摘 要
随着科技的不断发展，人类的不断进步，电容器在电子线路中得到广泛的应用，它的容量大小对电路的性能有着重要的影响，因此测量电容的大小在生产和生活中起着至关重要的作用。本课题就是关于电容的测量并通过数字显示出来。
电容测量仪在国内外的发展水平越来越高，目前，电容测量仪的应用现状是：品种多样，技术含量高。电容的测量有多种方法，有电桥法、单片机法、容抗法、调频法、运算放大器法、脉宽调制法等。本设计采用脉宽调制法，本电容表五位LED显示容量，两位LED显示单位，分为三个量程：0pF—99999PF、0.001μF—99.999μF、0.1μF—9999.9μF。全数字电路，晶振稳频误差小，耗电量小，制作费用低。电路可分为四个部分，显示电路、测量电路、量程转换及符号控制电路、电源电路。要用数字电路来测量电容的容量可以把容量转换成相对应的脉宽宽度，将电容接入一由NE555构成的单稳电路，此电
摘要
路的暂稳态时间即脉宽。此脉冲用来控制一个电子开关，让固定频率的脉冲通过电子开关送往显示电路，由七个数码管显示出来。
我们有理由相信，随着科技的不断发展，在电子技术领域里，电容量的测量仪器——电容测量仪将得到越来越广泛的应用；电容测量仪也将向着更合理，更科学，更适用的方向不断向前发展！
关键词：译码显示，计数测量，脉宽调制法，单稳电路
I
Abstract
目录
摘要 ................................................................................................................. I ABSTRACT .................................................................................................... II 目录 ................................................................................................................. III 第一章 绪论 ................................................................................................... 1 1.1课题研究现状 .......................................................................................... 1
1.1.1 电容测量的技术发展 ........................... 1 1.1.2 课题研究的目的与意义 .......................... 2 1.2课题主要设计内容 .................................................................................. 2 1.3课题指标与参数 ...................................................................................... 2 第二章 各设计方案的比较及论证 ............................................................... 3 2.1 各方案基本原理的介绍 .......................................................................... 4 2.2 方案比较及确定 ...................................................................................... 8 第三章 总体电路设计 ................................................................................... 9 3.1系统工作原理及方框图 .......................................................................... 9
3.1.1容量测量工作原理 ............................. 10 3.1.2 NE555的介绍 ................................. 10 3.2电源电路 ................................................................................................ 12
3.2.1桥式整流电路的工作原理 ....................... 13 3.3测量电路 ................................................................................................ 14
3.3.1 MC14060的介绍 ............................... 15 3.3.2 MC14040的介绍 ............................... 17 3.4 量程转换及符号控制电路 .................................................................... 18
3.4.1 MC14017的介绍 ............................... 19 3.5计数显示电路 ........................................................................................ 21
II
目录
3.5.1 七段LED显示及其工作原理 .................... 23 3.5.2 MC14543的介绍 ............................... 24 3.6采用脉宽调制法的误差分析 ................................................................ 26 3.7使用方法与校正 .................................................................................... 27 3.8元件的选择与制作 ................................................................................ 27 3.9整体电路原理图 .................................................................................... 28 第四章 PROTEL DXP应用 ......................................................................... 29 4.1 PROTEL DXP的介绍 .............................................................................. 29 4.2 原理图设计步骤 .................................................................................... 30 4.3 PCB板图的设计步骤 ............................................................................ 31 结 论 ............................................................................................................. 35 参考文献 ......................................................................................................... 36 致 谢 ............................................................................................................. 37 附录 ................................................................................................................. 38
IV
第一章 绪论
第一章 绪 论
1.1 课题研究现状
随着科技的不断发展，人类的不断进步，电子技术领域的发展可谓突飞猛进，电容器在电子线路中得到广泛的应用，它的容量大小对电路的性能有着重要的作用。因此，电容量的测量在日常使用中就不可避免。电容测量仪的发展水平越来越高，目前电容测量仪的应用现状是：品种多样，技术含量高。如：YD2612A/12B电容测量仪，它有着良好的测试稳定性，抗冲击能力强。如：TH2615系列电容测量仪，它是一种易操作、智能化的电容测量仪，仪器价格低，测试速度快。如：多频HF2617电容测量仪，它的可靠性稳定性强，测量显示直观，适用性好。因此，目前精确度高、稳定性好、仪器价格低、测试速度快的电容测量仪有着极大的需求。
1.1.1 电容测量的技术发展
测量电容器的参数，最经典的方法是采用电桥法，80年代问世了数字自动电桥，电桥在内部微机的控制下自动平衡，最终结果直读得到，大大方便了使用，如今高压西林电桥、高频电桥等几乎已经被自动化电桥所替代。由于电桥的结构复杂，成本相对也较高，对电容器的一般测量如仅测其电容量，可以用阻抗法测试。阻抗法相对于电桥法简单的多，有的数字式万用表配备有电容测试功能，其原理大都是以阻抗法实现的。随着测试技术的不断进步，特别对相位角测试精度的提高，在阻抗法测量的同时增加相位角的测量可以较准确的得到介质损失角，在一定范围内已经可以替代电桥法测量。小型电容测试仪还常用积分法或斜率法（含双斜率）测试电容，原理是测试RC积分时间或以恒流源对被测电容充电，用充电时间或充电终止电压来计算被测电容的电容量，可以达到比较高的测试精度，因为测试电源本质上为直流，该方法对测试电解电容非常合适。
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