声明本文仅在CSDN发布，其他均为盗版。请支持正版！

正版链接：https://blog.csdn.net/meenr/article/details/117549977

最简单电路实现两个量程档位的数字电容测量仪

仿真图等资料在文末

最简单电路实现两个量程档位的数字电容测量仪
1 设计指标及要求
- 1.1 设计要求
- 1.2 实现效果
2 系统方案设计
- 2.1 设计方案一
- 2.2 设计方案二
- 2.3 方案选择
3 系统硬件电路设计
- 3.1 整体电路说明及系统框图
- 3.2 单元电路介绍
- - 3.2.1 数码管及译码器
  - 3.2.2 计数器
  - 3.2.3 单稳态触发器
  - 3.2.4 多谐振荡器
资料获取
- 途径一
- 途径二
4 系统调试
- 4.1 调试现象
- 4.2 设计问题

1 设计指标及要求

1.1 设计要求

电路板能够正常工作，仿真能够正常使用，实现功能，达到设计要求：

（1）可测量容量在1nF至1uF范围内的电容；

（2）三位显示；

扩展要求：可测量容量在1nF至1000uF范围内的电容。能够分别测量两个量程的电容，数码管显示数据与实际电容数据误差在允许范围内。

1.2 实现效果

实际测量两个量程内的电容时，数码管显示出的测量数值与待测电容实际值基本相同，能够分别测量纳法量程：1nF—1000nF和微法量程：1uF—1000uF两个量程的电容，能够清零置数。

2 系统方案设计

2.1 设计方案一

应用基本思想:把较难测量的物理量转变成精度较高且较容易测量的物理量。转换的原理是由于单稳态触发器的输出脉宽tw与电容C成正比，可利用数字频率计的知识，把此脉冲作闸门时间和标准频率脉冲相“与”，得到计数脉冲，该计数脉冲送至计数一锁存一译码一显示系统就可得到电容量的数值。

2.2 设计方案二

像测量R一样，测量电容C的最经典方法是电桥法，如图1所示。只是电容C要用交流电桥测量。电桥的平衡条件是:

图1 电桥法原理图

2.3 方案选择

本设计中用振荡器产生一定周期的矩形脉冲作为计数器的CP脉冲也就是标准频率。这种转换就是把模拟量转换成数字量，频率f是数字电路中很容易处理的数字量，这种数字化处理一方面便于仪表智能化，另一方面也避免了有指针读数引起的误差。

3 系统硬件电路设计

3.1 整体电路说明及系统框图

共五个模块：

数码管及译码器
计数器
单稳态触发器
多谐振荡器
量程档

图2 仿真原理图

3.2 单元电路介绍

3.2.1 数码管及译码器

一位共阴极数码管及译码器。三个译码器输入端分别对应接三个计数器的输出端、输出端连接限流电阻后分别接入三个数码管，来自计数器的计数信号传递给译码器，译码器转换为输出高电平有效的七段字符显示器的驱动信号，数码管显示相应数字。

图3 共阴极数码管引脚

图4 数码管与译码器仿真电路图

3.2.2 计数器

异步清零功能

只要（CR的非）有效电平到来，无论有无CP脉冲，输出为“0”。在图形符号中，CR的非的信号为CT=0，若接成七进制计数器，由于异步清零端信号一旦出现就立即生效，如刚出现0111，就立即送到（CR的非）端，使状态变为0000。所以，清零信号是非常短暂的，仅是过度状态，不能成为计数的一个状态。清零端是低电平有效。

同步置数功能

当（LD的非）为有效电平时，计数功能被禁止，在CP脉冲上升沿作用下D0～D3的数据被置入计数器并呈现在Q0～Q3端。若接成七进制计数器，控制置数端的信号是N（7）状态，如在D0～D3置入0000，则在Q0～Q3端呈现的数据就是0110。

图5 计数器仿真电路图

3.2.3 单稳态触发器

定时器构成的单稳态触发器由芯片构成的单稳态触发器电路及工作波形如图所示。图中R，C为外接定时元件，输人的触发信号ui接在低电平触发端。稳态时，输出uo为低电平，即无触发器信号（ui为高电平）时，电路处于稳定状态——输出低电平。电路恢复到稳态uo为低电平的状态。

图6 芯片引脚图

图7 电路输出波形图

可见，输人一个负脉冲，就可以得到一个宽度一定的正脉冲输出，其脉冲宽度tw取决于电容器由0充电到（2/3）Vcc，所需要的时间。

3.2.4 多谐振荡器

由芯片构成的多谐振荡器，多谐振荡器是芯片应用的基本电路，是指电路没有稳定状态(即方波发生器)，只有两个暂稳态，其功能是产生一定频率和幅度的矩形波信号，其输出状态不断在“1”和“0”之间变换。

图8 多谐振荡器输出波形图

当uc下降到时，uo又由0变为l，TD截止，Vcc又经R1和R2对C充电。如此重复上述过程，在输出端uo产生了连续的矩形脉冲，如图8所示。其中，R1，R2和C是定时元件，它们决定了电路的充放电时间。

图9 多谐振荡电路仿真电路图

资料获取

感兴趣的读者可参照以下方式获取本文相关资料。优先推荐途径一，若遇途径一失效，请再尝试途径二。

途径一

优先推荐该途径
第一步：扫描下方二维码，或搜索并关注“ 2贰进制 ”公主号；
第二步：回复相应内容即可获取本文相关资料。

2贰进制–Echo 2020年11月
我认同兴趣是最好的老师，如果您觉得本文还不错，请点赞＋评论＋收藏，要是关注那更是我前进的动力！
如果本文对你有所帮助，解决了您的困扰，可以通过赞赏来给予我更大支持。

途径二

扫描下方二维码，加入Q群“ 480558240 ”，联系管理员获取包括但不限于本篇内容的更多学习资料。

4 系统调试

4.1 调试现象

实测电容计算误差

成品完成后，通过测量几个量程内的标准电容来进行校准，保证误差在允许范围。测量470uF电容时得到的数值是448uF,误差大小为4.68%；测量100nF电容时得到的数值是100nF误差大小为0%。符合设计要求。下面列举测量470uF和100nF标准电容时的实际数值照片。

图10 测量470uF电容结果图

图11 测量100nF电容结果图

4.2 设计问题

1.数码管的选择

共阳的数码管接Vcc，共阴的数码管接GND。

2.在数码管与译码器之间没有加限流电阻

此致
感谢您的阅读、点赞、评论、收藏与打赏。

电容测量仪-(模电、数电电子课程设计，毕业设计)Multisim仿真图以及实物设计(亲测好用)相关推荐

模电数电自动控制原理实验台QY-MS301C
一.设备特点 QY-MS301C模电.数电.自动控制原理实验台是为配合各类院校<自动控制理论>课程而设计的电子模拟设备,以积分器和加法器为基础,配置了二极管.电位器.分压器.电阻.电容等部 ...
模电数电EDA实验开发系统实验设备QY-MS301D
一.设备特点: 1.QY-MS301D模电数电EDA实验开发系统成套设备采用"主板(基本实验系统)+适配板(下载板)"的双板式结构,配置灵活,适配板可选配Altera.Lattic ...
模电数电单片机综合开发系统实验装置QY-MS535K
一.设备简介 QY-MS535K模电数电单片机综合开发系统实验装置集实验和开发为一体,容51/88/196于一身,增添了数字电路.模拟电子技术实验.这一崭新的系统实现了专业基础课(模拟.数字电路).专 ...
电工模电数电电拖单片机PLC传感器实训台QY-DG790G
一.产品特点 QY-DG790G电工模电数电电拖单片机PLC传感器实训台采用挂箱式与网孔板式结构,易扩展新的实训项目.实训屏上装有电压型漏电保护装置和电流型漏电保护装置,控制屏内一有漏电现象,即发出告 ...
模电数电微机接口微机应用实验设备QY-MS535F
一.设备简介 QY-MS535F模电数电微机接口微机应用实验设备适用于86系列微机原理课程,增加了系统的开发能力和灵活性,提供了开放的实验平台并新增加了微机控制实验,数字电路.模拟电子技术实验线路.实 ...
Proteus与模电数电学习第一弹
因为并不是电子信息相关专业的学生,只是学过电工电子课,当时上课的时候没有意识到老师居然拿半个学期的时间讲完了整个模电数电的知识点. 因此上学期学过51和stm32之后就一直对单片机相关的原理一知半解, ...
【全套资料.zip下载】数电课设-电容测量电路Multisim仿真设计【Multisim仿真+报告+讲解视频.zip下载】
文章目录数电课设-电容测量电路Multisim仿真设计[Multisim仿真+报告+演示视频.zip] 一.仿真截图二.仿真视频原理讲解三.原理文档报告资料下载数电课设-电容测量电路Mult ...
【全套资料.zip下载】数电课设-电子秒表电路仿真设计【Multisim仿真+报告+讲解视频.zip下载】
文章目录数电课设-电子秒表电路Multisim仿真设计[Multisim仿真+报告+演示视频.zip] 一.Multisim仿真源文件二.仿真视频原理讲解三.原理文档报告资料下载[Multis ...
【全套资料.zip下载】数电课设-数字频率计Multisim仿真设计【Multisim仿真+报告+讲解视频.zip下载】
文章目录数电课设-数字频率计Multisim仿真设计[Multisim仿真+报告+演示视频.zip] 一.Multisim仿真源文件二.仿真视频原理讲解三.原理文档报告资料下载[Multisi ...

电容测量仪-(模电、数电电子课程设计，毕业设计)Multisim仿真图以及实物设计(亲测好用)