简易电容测试电路
一．课程设计任务要求：
简易电容测试电路
二．主要技术指标
能够测0.01ｕｆ－99ｕｆ范围内的电容值，且可以换挡操作。用两个数码管作为显示元件，测试时，测试电容接至测试端口自动显示出被测电容值且响应时间不超过２秒。
三．方案论证及选择
数字式电容测量仪的方案分析
方案 : 电容、电阻和施密特触发器构成一个多谐振荡器。在电源刚接通时，电容C上的电压为0，多谐振荡器输出Vo为高电平，Vo通过R对电容C充电。当C上充得的电压Vc=Vt+时，施密特触发器翻转，Vo变成低电平，Vc又通过R放电，Vc下降，当Vc=Vt-时施密特触发器又翻转，输出Vo又变成高电平。如此往复振荡产生一系列时间脉宽送入单片进行中央处理，最后送出显示信号通过LED 显示。
本系统设计主要采用555集成定时器构成多谐振荡器、单稳态触发器等电路把被测电容的电容量转换成电压量，再把电压量通过译码器把电压量转换成数字量并显示，从而实现电容测量。
四、系统组成框图：
它由测试电路和显示电路两部分组成。在测试电路中，第一个555定时器做多谐振电路，它通过电容配合电阻冲放电产生一系方波脉冲。第二个555定时器组成单稳态触发器，它利用被测电容Cx的充放电过程去调制一个频率和占空比均固定的脉冲波形，使其占空比q与C 成正比，显然经过衰减电路取出合适的脉宽的直流电压Vo。然后由MC14433通过A/D转换，同时由MC1403提供合适的基准电压，再通过七段锁存译码驱动器CD4511译码和MC1413的达林顿反向驱动从LED显示器上读出电容。
五、单元电路设计及说明：
电容数字测量仪基本原理:
在单稳态电路中，当它输出的的脉冲幅度一定时，其输出脉冲电压的平均值只与脉冲的频率或脉宽成正比。如果将单稳态电路CP端输入的触发脉冲的频率固定，那么输出脉冲电压打的平均值就只与脉冲的宽度成正比了。
电容测量的基本原理是：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进行显示。电容数字测量仪可由多种方法设计。如由555集成定时器构成单稳态触发器、多谐振荡器等电路。
闸门电路：NE555构成的单稳态电路（触发时间为一秒）
上图是人工启动单稳，定时电阻定时电容位置分别为图中的Rt和Ct，也就是电路的结构特点是：“RT-6.2-CT”。
以下为555芯片内部电路图以及单稳态电路工作波形（图中电容C即为测试电容Cx）
0t
v
0t
v C 2V CC /3
0t
v
当忽略T的饱和压降，则Vc从零电平上升到2Vcc/3的时间，即为输出电压V0的脉宽Tw
76
2
1
CO
538
4
R
Ucc OUT D TH TR
GND
IC1NE555
R1
R2VCC
C1
C2
uo
t w 1w 2
t U OH
U OL
（a ）电路组成
( b) 工作波形图
•根据电容的过渡过程可得到振荡周期的估算公式：•T =t w 1+t w 2
•t w 1与电容充电过程有关，充电时间常数为
（R 1+R 2）C ；t w 2与电容放电过程有关，放电时间
常数为R 2C 。•其中：t w 1=（R 1+R 2）Cln ≈0.7R 1+R 2）C •
t w 2=R 2Cln ≈0.7R 2C
•所以：T ≈0.7（R 1+2R 2）C
Vcc
Vcc Vcc
Vcc 3
231--Vcc Vcc 3
103
2
0--
……………………………………….(2) (1)/(2)得到计数N，
N=Tw/T=1.1RCx/0.7(R1+2R2)C。当Cx=1uF时，计数N为Cx以uF为单位的倍数。而电路中出现的档位操作是用来调节单稳态电路出现高电平的时间，也是切换电容的单位的操作。
计数单元：（双十进制BCD计数器）
4518双BCD码计数器（十进制）
显示电路：（CD4511驱动共阴数码管）
4511BCD—7段锁存/译码/驱动器
六．总体电路图
U1A
74LS00D
R3
50%
R10
R11
10k
七．调试过程及测试结果
因为对电路原理理解的不够深刻，我们失败了，虽然屡败屡战，然而最终仍然没有获得正确的结果，这对我们是一个深刻的教训，这要求我们在以后的实验中正确理解电路，认真的去对待它。
八．主要元件清单
九．总结
时间一长，元件上的标示总有磨损的时候，这时就需要有可以测试的电路来测量元件的准确大小，简易电容测试电路就可以大体来测量未知电容的大小，给我们很多的方便。
十．参考文献
<<电子技术基础>> 主编：康华光副主编：邹寿彬秦臻
高等教育出版社出版
（注：本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。请预览后才下载，期待您的好评与关注！）
