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制数码的方式来显示被测电容的大小,从而判断电容器质量的优劣及电容参数。由给出的指标设计,它的设计要点可分为俩部分:一部分是数码管显示,另一部分就是要将Cx值进行转换。能满足上述设计功能的方案很多,我们共总结出下面三种参考方案。
方案一:用阻抗法测R、L、C有两种实现方法:用恒流源供电,然后测元件电压;用恒压源供电,然后测元件电流。由于很难实现理想的恒流源和恒压源,所以它们适用的测量范围很窄。
方案二: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。先把电容C转换成宽度为tw的矩形脉冲,然后将其作为闸门控制计数器计数,计数后再运算求出C的值,并送出显示,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,由tw的宽度就可求出电容的大小。可利用数字频率计的知识,频率的测量可用计数器计数来实现,通过计算参数使待测电容与计数值满足某一函数关系,通过这个函数关系可表示出待测电容的大小。而测脉冲宽度法事实上与测频率法相同,脉冲作为门控信号,与时钟脉冲发生器产生的固定频率相“与”,待测电容容量越大,脉冲宽度越宽,则相“与”后产生的计数脉冲越多,再按照测频率法的方法就可以测量出待测电容的容量。其实,这种转换就是把模拟量转换成数字量,频率f是数字电路很容易处理的数字量,这种数字化处理一方面便于式仪表实现智能化,另一方面也避免了有指针读数引起的误差。
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f综上所述,本课程设计选择方案三来实现测量电容的容值。
32方案论证
设计思路本设计是基于555定时器,连接构成多谐振荡器以及单稳态触发器而测量电容的。单稳态触发器中所涉及的电容,即是被测量的电容Cx。其脉冲输入信号是555定时器构成的多谐振荡器所产生。信号的频率可以根据所选的电阻,电容的参数而调节。这样便可以定量的确定被测电容的容值范围。因为单稳态触发器的输出脉宽是根据电容Cx值的不同而不同的,所以脉宽即是对应的电容值,其精确度可以达到01。然后把此脉冲作闸门时间和标准频率脉冲相“与”,得到计数脉冲,把计数脉冲送给计数器计数,经过译码器,然后再送给显示器显示,这个时侯,如果标准频率脉冲的频率等参数调得合适的话,那么数字显示器显示的数字便是Cx的大小。设计的总体框图如图31所示。
图31设计的总体框图
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f4单元电路的设计与分析
41555定时器组成的多谐振荡器
由555定时器组成的多谐振荡器如图41所示,它既为下一级的单稳态触发器提供r
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