简单的电容测量仪设计
简单的电容测量仪设计
电子技术课程设计评分标准电子技术课程设计任务书设计题目：电容测量仪学生姓名：学号：专业班级： 09自动化一、设计条件1．可选元件（1）双运放芯片（），二极晶体管；（2）电阻、电容、电位器等；（3）引脚插座，排针。
2．可用仪器万用表，示波器，直流稳压电源。
二、设计任务及要求1．设计任务根据电路技术要求的指标，制作一个简易电容测量装置，完成选题电路的设计、装配、焊接与调试。
2．设计要求（1）电容测量的范围：1uf~1000uf，100nf~1uf；（2）选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。
包括：计算电路元件参数、选择元件、画出总体电路原理图；（3）用软件仿真整体或部分核心实验电路，得出适当结果；（4）装配、调试作品，按规定格式写出课程设计报告书。
三、时间安排1．第9周：布置设计任务，讲解设计要求、实施计划、设计报告等要求，完成选题。
2．第10～14周：完成资料查阅、作品设计、模拟仿真，领取元件、实际制作。
3．第15～16周：制作并调试设计作品。
4．第17周：作品检查、评价、验收，撰写设计报告。
5．第18周：抽选作品答辩，提交设计报告。
指导教师签名：年月日目录摘要 (1)关键词 (1)1 绪论 (1)2 需求分析 (1)2.1 设计任务及要求 (1)2.1.1 设计任务 (1)2.1.2 设计要求 (1)2.2 设计思想 (1)3 设计方案 (1)3.1 方案论证 (1)3.1.1 文氏桥振荡电路 (2)3.1.2 反向比例运算电路 (3)3.1.3 C/ACV转换电路 (3)3.1.4 有源滤波电路 (4)3.2 工作原理 (5)4 电路详细设计 (5)4.1 文氏桥振荡电路分析 (5)4.2 反向比例运算以及C/ACV转换电路分析 (6)4.3 有源滤波电路分析 (7)5 实验结果 (7)5.1 文氏桥振荡实验 (7)5.2 反向比例电路实验 (8)5.3 有源滤波实验 (8)5.4 结果分析 (9)5.4.1 文氏桥振荡以及反向比例运算电路分析 (9)5.4.2 有源滤波以及C/ACV电路分析 (9)6 结论 (10)6.1 设计成果 (10)6.2 设计特点 (10)6.3 存在问题及改进方法 (10)参考文献 (10)致谢 (10)附录A 电路全图 (11)附录B 元器件清单 (11)题目摘要本文主要通过用容抗法来完成一个电路对电容值的测量。
课程设计-简易电容测量仪
简易电容测试仪一、系统简介本文设计了一套简易电容系统，能够在误差允许的范围内测量普通电容的容值，并在液晶界面上显示相关信息。
二、系统实现原理系统分模拟部分和数字部分。
模拟部分是由集成运放结电阻和所测电容构成的方波发生器，产生的方波频率与所测试的电容具有函数关系。
因此只要知道产生方波的频率，就能反推出电容的容值。
此外，在方波发生器后面我们添加稳压电路和半波整形电路，使得方波的输入幅度在5V 以下且为正值，而不改变方波的频率。
数字部分是FPGA 作为主控的，负责频率的测量以及液晶的显示。
下面介绍测量频率的原理。
FPGA 测量频率有两种算法，就是常说的测频和测周。
测频是在一段闸门时间内对输入信号周期进行计数，而测周则相反，是在输入信号的时段内，对标准信号周期进行计数。
一般的原则是，高频测频，低频测周。
本系统用的是测频的方法。
我们可以用低频时钟的两个上升沿之间的那段时间作为闸门，对上升沿时间内输入信号周期进行计数。
最后通过计算得到频率。
显示部分我们使用1602液晶屏，通过FPGA 状态机驱动显示。
三、系统结构框图四、硬件电路设计 方波发生器 整形电路 FPGA LCD 显示图示电路产生方波的频率符合f=12R1Cln(1+2R3R2)的关系式，其中C为待测电容。
而且经稳压电路和半波整流电路后的幅度为0~3.3V，能直接输入给FPGA，符合要求。
五、程序设计//顶层文件//top.v`include “cepin.v”`include ”1602.v”module top(clkin,datain,rst,clkout,cnt,fre,rem,clk_LCD, LCD_EN,RS,RW,DB8);fre m1(.clkin(clkin),.datain(datain),.clkout(clkout),.cnt(cnt),.fre(fre),.rem(rem)); LCD_Driver m2(.clkin(clkin), .rst(rst),.fre( fre), .clk_LCD(clk_LCD),.LCD_EN (LCD_EN),.RS(RS),.RW(RW),.DB8(DB8));endmodule//测频模块：//cepin.vmodule fre(clkin,datain,clkout,cnt,fre,rem);input clkin; //100Minput datain;output reg clkout = 1'b1;output reg [7:0] cnt = 8'b0;output wire [7:0] fre;output wire [7:0] rem;parameter N=100000; //1khzreg [1:0] datatmp = 0; //不初始化计数会仿真错误reg [15:0] clktmp = 0;reg [7:0] cnttmp = 0;//分频always @(posedge clkin)beginif(clktmp == N/2-1)beginclkout <= ~clkout;clktmp <= 16'b0;endelseclktmp <= clktmp+1'b1;end//拼接符号检测上升沿always @(posedge datain)datatmp = {clkout,datatmp[1]}; //捕获沿的方法//对慢时钟上升沿间的输入信号计数，为高频测频always @(posedge datain)beginif(datatmp == 2'b10) //上升沿begincnt <= cnttmp+1'b1; //加1补偿cnttmp <= 8'b0;endelsecnttmp <= cnttmp +1'b1;end//调用除法核计算电容，参数确定，公式确定LPM_DIVIDa m(.denom(…),.numer(…),.quotient(…),.remain(…)); //……endmodule//显示模块//1602.vmodule LCD_Driver(clkin, rst, fre, clk_LCD,LCD_EN,RS,RW,DB8);input clkin,rst,fre; //rst为全局复位信号（高电平有效）output clk_LCD;output LCD_EN,RS,RW;//LCD_EN为LCD模块的使能信号（下降沿触发）//RS=0时为写指令；RS=1时为写数据//RW=0时对LCD模块执行写操作；RW=1时对LCD模块执行读操作output [7:0] DB8; //8位指令或数据总线reg [7:0] DB8;reg [111:0] Data_First_Buf,Data_Second_Buf; //液晶显示的数据缓存reg RS,LCD_EN_Sel;reg [3:0] disp_count; //用来判断是否已经写满一行reg [3:0] state; //状态机格式//状态机编码parameter Clear_Lcd = 4'b0000, //清屏并光标复位Set_Disp_Mode= 4'b0001, //设置显示模式：8位2行5x7点阵Disp_On =4'b0010, //显示器开、光标不显示、光标不允许闪烁Shift_Down =4'b0011, //文字不动，光标自动右移Write_Addr =4'b0100, //写入显示起始地址Write_Data_First= 4'b0101, //写入第一行显示的数据Write_Data_Second= 4'b0110, //写入第二行显示的数据Idel =4'b0111; //空闲状态parameter Data_First = "频率", //液晶显示的第一行的数据//Data_Second = “” ; //液晶显示的第二行的数据assign RW = 1'b0; //RW=0时对LCD模块执行写操作assign LCD_EN = LCD_EN_Sel ? clk_LCD : 1'b0; //通过LCD_EN_Sel信号来控制LCD_EN的开启与关闭//省去分频部分//……always @(posedge clk_LCD or negedge rst)beginif(!rst)beginstate <=Clear_Lcd; //复位：清屏并光标复位RS <=1'b0; //复位：RS=0时为写指令；DB8 <=8'b0; //复位：使DB8总线输出全0LCD_EN_Sel<= 1'b1; //复位：开启夜晶使能信号disp_count<= 4'b0;endelsecase(state) //初始化LCD模块Clear_Lcd:beginstate <=Set_Disp_Mode;DB8 <=8'b00000001; //清屏并光标复位endSet_Disp_Mode:beginstate <=Disp_On;DB8 <=8'b00111000; //设置显示模式：8位2行5x8点阵endDisp_On:beginstate <=Shift_Down;DB8 <=8'b00001100; //显示器开、光标不显示、光标不允许闪烁endShift_Down:beginstate <=Write_Addr;DB8 <=8'b00000110; //文字不动，光标自动右移endWrite_Addr:beginstate <=Write_Data_First;DB8 <=8'b10000001; //写入第一行显示起始地址：第一行第二个位置Data_First_Buf<= Data_First; //将第一行显示的数据赋给Data_First_Buf endWrite_Data_First: //写第一行数据beginif(disp_count== 14) //disp_count等于14时表示第一行数据已写完beginDB8 <=8'b11000001; //送入写第二行的指令RS <=1'b0;disp_count<= 4'b0;//Data_Second_Buf<= Data_Second;Data_Second_Buf<= fre;state <=Write_Data_Second; //写完第一行进入写第二行状态endelsebeginDB8 <=Data_First_Buf[111:104];Data_First_Buf<= (Data_First_Buf << 8);RS <=1'b1; //RS=1表示写数据disp_count<= disp_count + 1'b1;state <=Write_Data_First;endendWrite_Data_Second: //写第二行数据beginif(disp_count == 14)beginLCD_EN_Sel<= 1'b0;RS <=1'b0;disp_count<= 4'b0;state <=Idel; //写完进入空闲状态endelsebeginDB8 <=Data_Second_Buf[111:104];Data_Second_Buf<= (Data_Second_Buf << 8);RS <=1'b1;disp_count<= disp_count + 1'b1;state <=Write_Data_Second;endendIdel:beginstate <=Idel; //在Idel状态循环enddefault: state <= Clear_Lcd;//若state为其他值，则将state置为Clear_Lcd endcaseendendmodule六、测试验证方法在方波发生电路的电容处设计为插孔式，能插上不同容值的电容。
电容测试仪设计【开题报告】
毕业论文开题报告电子信息工程电容测试仪设计一、课题研究意义及现状目前，随着电子工业时代的发展，电子组件的急剧增加，电子的应用范围也越来越广,在应用中我们常常要用到容量大小不一的电容。
电容的测量仅仅用电容表已经满足不了而且不准确，那种高精度的仪器给在校大学生和普通大众使用又不实用。
因此，要测试电容的大小，设计一个可靠，简单的电容测试仪。
电容的测试发展已经很久，方法众多。
传统的电容测量方法有电桥法和谐振法两种。
前者精度高但速度慢；后者电路简单，速度快但精度低。
选择这个课题主要是想研究出一种高效率高精度的电容测试仪。
比较各种电容的测试方法，我选出了把测试电容的模拟量转化为数字量，这种数字量比较容易处理，使仪表实现智能化，避免由于传统的指针读数引起的误差电容的未来发展趋势为电容测量仪朝着小型化、轻型化方向发展。
全面实现数字化和自动化；参数自设定计术；过程自优化技术；故障自诊断技术；相关配套行业朝着专业化，规模化发展，社会分工更明显。
通过这次的课题研究让我把所学的理论与实际相结合起来，提高自己的动手能力和独立思考能力。
在现实社会中，实际的动手能力至关重要，而这种实际能力的培养单靠教学是远远不够的。
二、课题研究的主要内容和预期目标本课题来源于实验室，通过对本课题的研究，对我们今后相关课程的理论教学改革和实验教学改革可以起到积极的推动作用，并打下坚实的基础。
设计和实现一个电容测试仪-电容表。
将测电容变为测频率，即进行C-F转换，然后设计一个频率计，通过测频率F来显示或计算出电容的大小。
1：通过计算机软件的仿真。
2：能测试电容的范围为1000PF~1000uF，测试精度为10%3：通过3位数码管显示。
4：要搭建硬件电路，并进行实测。
三、课题研究的方法及措施实现一个电容测试仪-电容表。
将测电容转变为测频率，即进行C-F转换，然后设计一个频率计，通过测频率F来显示或计算出电容的大小。
电容转频率的电路是利用555芯片的单稳态触发器或电容的充放电规律等，可以把被测电容的大小转换成脉冲的宽度。
简易数字电容测量仪
电子技术课程设计报告——简易数字电容测量仪的设计设计题目：简易数字电容测量仪班级学号：学生姓名：目录一、预备知识.................... 错误!未定义书签。
二、课程设计题目：简易数字电容测量仪的设计错误!未定义书签。
三、课程设计目的及基本要求...... 错误!未定义书签。
四、设计内容提要及说明.......... 错误!未定义书签。
4.1设计内容........................................ 错误!未定义书签。
4.2设计说明........................................ 错误!未定义书签。
五、原理图及原理说明 ........................ 错误!未定义书签。
5.1功能模块电路原理图..................... 错误!未定义书签。
5.2模块工作原理说明 ........................ 错误!未定义书签。
六、调试...........................................................................错误!未定义书签。
七、设计中涉及的实验仪器和工具.... 错误!未定义书签。
八、课程设计心得体会 ........................ 错误!未定义书签。
九、参考文献 ........................................ 错误!未定义书签。
一、预备知识关于数字式简易数字电容测试仪的设计，我们提出了三种设计方法和思路。
在具体操作中，经过对资料的收集、分析，研究与对比，最终选择了简单易懂，而且精度较高的方法，即门控法。
本方法的基本理论是单稳态触发器电路的输出脉宽wt与电容C成正比，再通过一系列的控制，计数，锁存，显示电路实现了对电容的一般测试与数字显示。
在本次数电课程设计的同时，对于中大规模集成电路从认识到分析、再到整体框图设计、单元模块设计、最终到电路的模拟和实际电路的成形有了一定的认识，同时使我们在电子设计方面有了一定的实际动手能力，也为这次数电课程设计打下了坚实的基础。
电容测量仪的课程设计
电容测量仪的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解电容的基本概念，掌握电容的单位、计算公式及测量方法。
2. 学生能够了解电容测量仪的原理、结构、功能及其使用方法。
3. 学生能够掌握用电容测量仪进行实验操作的基本步骤和注意事项。
技能目标：1. 学生能够正确使用电容测量仪进行电容值的测量，并能够处理实验数据。
2. 学生能够通过实际操作，提高实验操作能力和解决问题的能力。
3. 学生能够运用所学知识，设计简单的电容测量实验，培养创新意识和实践能力。
情感态度价值观目标：1. 学生在实验过程中，能够积极参与，主动探究，培养对物理实验的兴趣和热情。
2. 学生能够关注实验过程中的安全问题，养成良好的实验习惯。
3. 学生通过实验，体会物理学在生活中的应用，增强科学素养和科技强国意识。
课程性质分析：本课程为物理实验课程，旨在通过实际操作，让学生掌握电容测量仪的使用，提高实验操作能力和解决问题的能力。
学生特点分析：学生为八年级学生，具备一定的物理知识基础，但对实验操作相对陌生，需要教师在教学过程中给予指导。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，突出实验操作技能的培养，关注学生的个体差异，因材施教。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续物理学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 理论知识：- 电容的定义、单位、符号及计算公式。
- 电容测量仪的工作原理、结构组成、功能特点。
- 电容测量仪的操作步骤、注意事项及维护保养。
2. 实践操作：- 使用电容测量仪进行电容值测量。
- 电容测量实验数据记录、处理和分析。
- 设计简单的电容测量实验，培养创新意识和实践能力。
3. 教学大纲：- 第一课时：导入电容概念，介绍电容的单位、计算公式，让学生了解电容测量仪的工作原理和结构。
- 第二课时：详细讲解电容测量仪的使用方法，进行实际操作演示，指导学生正确使用测量仪。
- 第三课时：组织学生进行电容测量实验，关注操作步骤和注意事项，培养学生实验操作技能。
简单电阻,电容和电感检验测试仪设计
课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：信息工程学院题目: 简易电阻、电容和电感测试仪设计初始条件：LM317 LM337NE555 NE5532STC89C52 TLC549 ICL7660 1602液晶要求完成的主要任务:1、测量范围：电阻100Ω-1MΩ；电容100pF-10000pF；电感100μH-10mH。
2、测量精度：5%。
3、制作1602液晶显示器，显示测量数值，并用发光二级管分别指示所测元件的类别。
时间安排：指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：__________ 年月日目录摘要 (4)ABSTRACT (5)1、绪论 (7)2、电路方案的比较与论证 (7)2.1电阻测量方案 (7)2.2电容测量方案 (9)2.3电感测量方案 (11)3、核心元器件介绍 (12)3.1LM317的介绍 (12)3.2LM337的介绍 (13)3.3NE555的介绍 (14)3.4NE5532的介绍 (17)3.5STC89C52的介绍 (18)3.6TLC549的介绍 (20)3.7ICL7660的介绍 (23)3.81602液晶的介绍 (24)4、单元电路设计 (26)4.1直流稳压电源电路的设计 (27)4.2电源显示电路的设计 (28)4.3电阻测量电路的设计 (29)4.4电容测量电路的设计 (30)4.5电感测量电路的设计 (31)4.6电阻、电容、电感显示电路的设计 (32)5、程序设计 (33)5.1中断程序流程图 (33)5.2主程序流程图 (34)6、仿真结果 (34)6.1电阻测量电路仿真 (34)6.2电容测量电路仿真 (35)6.3电感测量电路仿真 (36)7、调试过程 (37)7.1电阻、电容和电感测量电路调试 (37)7.2液晶显示电路调试 (38)8、实验数据记录 (38)心得体会 (40)参考文献 (41)附件 (42)附件1：电路图 (42)附件2：元件清单 (43)附件3：程序代码 (45)附件4：实物图 (64)摘要近几年来，电子行业的发展速度相当快，电子行业的公司企业数目也不断增多。
电阻、电容和电感测量仪的设计
XXX 学院电子设计竞赛作品研究与设计报告作品名称：电阻、电容和电感测量仪的设计作者：指导老师：摘要：本系统是基于AT89S52单片机测量电阻、电容和电感的对应振荡电路所产生的频率，从而实现各个参数的测量。
其中电阻和电容是采用555多谐振荡电路产生的，而电感则是根据电容三点式产生的。
AT89S52的定时器可以利用外部时钟源来计数，这里我们将 RCL的测量电路产生的频率作为单片机AT89S52的时钟源，通过计数则可以计算出被测频率在通过该频率计算出各个参数。
此系统一方面实现了测量精度高，测量误差小，另一方面便于使仪表实现自动化，系统能自动识别电阻、电容和电感，并自动进行量程切换及在128*64液晶屏上显示其数值大小。
关键词：AT89S52555芯片74LS197分频电路CD4052多路开关目录1引言 (3)2方案设计 (4)2.1设计思路 (4)2.2方案比较与选择 (4)2.3硬件模块设计 (5) (5) (6) (7) (8) (9) (9) (10)2.4系统软件设计 (10)3数据测试及误差分析 (11)4结论 (13)参考文献 (14)附录 (15)1引言目前，市场上如万用表等测量电阻、电容和电感的元器件数不胜数，但是随着技术的进步，人们对元器件功能、精度和效率等的要求越来越高，为此，我们通过AT89S52单片机设计了测量电阻、电容和电感对应振荡电路所产生的频率实现各个参数的测量。
本系统分为四个部分，第一部分，通过555电路构成的多谐振电路将被测电阻转化为频率信号；第二部分，与第一部分相似也是采用555电路将电容转化为相应的频率信号输出；第三部分，采用电容的三点式振荡电路将电感转化为与之对应的频率信号输出；最后一部分，也就是显示部分，具体的讲就是用MSP430单片机运用一定的软件系统将输入的频率信号转化为相应的被测量的一个过程。
这四大版块共同构成了建议电阻电容和电感测试仪的整个电路系统。
简易电容测试仪的设计
仪 的 设计 与 实现 【 Ｊ ］ ． 硅谷 ， ２ ０ ｌ ｌ （ １ ） ： ４ ７ ．
［ ２ 】郝鹏 ， 王大明． 基 于５ １ 单片机的电阻、 电
容、 电感 测 试仪 ［ Ｊ ］ ． 科 技致 富 向导 ， ２ ０ １ １
（ ２ ０ ） ： ９ ６ ．
【 ３ ］渠艳 霞 ． 基 于 单 片 机控 制 的 电阻 电 容 测 试 仪的 设计 ［ Ｊ 】 ． 总裁， ２ ０ ０ ９ （ ４ ） ： １ ４ １ —１ ４ ２ ． ［ ４ ］徐 思 成 ． 一 种 基 于单 片 机 智 能 电 容测 试
大小 ， 采用４ 位７ 段 数 码 管进 行 显 示 。 为 增加
数 码 管 亮度 ， 选 取７ ４ Ｌ Ｓ ２ ４ ５ 芯 片 增加 驱 动 电
流。
图１ 多谐 振荡 器原 理 图
被
＿ ． ｊ ＼ Ｉ ＼ 】 多谐振荡 ｌ ：
。
—
Ｉ ＼Ｉ ： ： ： 极管指示灯 Ｉ
①作者 简 介 ： 黄璞（ １ ９ ８ ２ 一） ， 女， 汉， 湖 北 省宜 昌市 人 ， 鄂 东 职 业技 术 学 院 ， 讲师 ， 主要 从 事 工 业 控 制 与检 测 技 术方 面 研 究 。 黎会 鹏（ １ ９ ８ １ 一） ， 男， 汉， 湖北省 荆门 市人 ， 鄂东 职业 技术 学院 ， 讲师， 主要 从事 嵌入 式 系统设 计方 面研 究 。
圆圆
ห้องสมุดไป่ตู้
动 力 与 电 气 工 程
简易 电容 测 试 仪 的设 计 ①
黄璞 黎会鹏 （ 鄂 东职业 技术 学院机 电系 湖北黄 冈
４ ３ ８ ０ ０ ０ ）
摘 要： 介 绍 了一种基于Ａ Ｔ８ ９ ｃ ５ １ 单 片机的电容测试 仪的硬 件结 构和设计思 想 。 该方案是根． ｔＮ Ｅ５ ５ ５ 芯 片多谐振 荡电路 的应 用特点 ， 把电 容的大小转 变成频率的大 小， 进 而可 以通过 单片机 对输 出的频率进行 测量 ， 再通 过该频率计算 出被 测参数 。 该 测量仪具有 结构简单， 成本 低廉， 精度 较 高 ， 方便 实 用等特 点 。 ’ 关键 词 ： 电 容 Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ １ Ｎ Ｅ５ ５ ５ 中 图分 类号 ： ＴＰ ３ ０ ４ 文 献标 识码 ： Ａ 文 章编 号 ： １ ６ ７ ２ －３ ７ ９ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ８ （ ｂ ） －０ １ ２ ２ —０ ２
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电子技术课程设计评分标准电子技术课程设计任务书设计题目：电容测量仪学生姓名：学号：专业班级： 09自动化一、设计条件1．可选元件（1）双运放芯片（），二极晶体管；（2）电阻、电容、电位器等；（3）引脚插座，排针。
2．可用仪器万用表，示波器，直流稳压电源。
二、设计任务及要求1．设计任务根据电路技术要求的指标，制作一个简易电容测量装置，完成选题电路的设计、装配、焊接与调试。
2．设计要求（1）电容测量的范围：1uf~1000uf，100nf~1uf；（2）选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。
包括：计算电路元件参数、选择元件、画出总体电路原理图；（3）用软件仿真整体或部分核心实验电路，得出适当结果；（4）装配、调试作品，按规定格式写出课程设计报告书。
三、时间安排1．第9周：布置设计任务，讲解设计要求、实施计划、设计报告等要求，完成选题。
2．第10～14周：完成资料查阅、作品设计、模拟仿真，领取元件、实际制作。
3．第15～16周：制作并调试设计作品。
4．第17周：作品检查、评价、验收，撰写设计报告。
5．第18周：抽选作品答辩，提交设计报告。
指导教师签名：年月日目录摘要 (1)关键词 (1)1 绪论 (1)2 需求分析 (1)2.1 设计任务及要求 (1)2.1.1 设计任务 (1)2.1.2 设计要求 (1)2.2 设计思想 (1)3 设计方案 (1)3.1 方案论证 (1)3.1.1 文氏桥振荡电路 (2)3.1.2 反向比例运算电路 (3)3.1.3 C/ACV转换电路 (3)3.1.4 有源滤波电路 (4)3.2 工作原理 (5)4 电路详细设计 (5)4.1 文氏桥振荡电路分析 (5)4.2 反向比例运算以及C/ACV转换电路分析 (6)4.3 有源滤波电路分析 (7)5 实验结果 (7)5.1 文氏桥振荡实验 (7)5.2 反向比例电路实验 (8)5.3 有源滤波实验 (8)5.4 结果分析 (9)5.4.1 文氏桥振荡以及反向比例运算电路分析 (9)5.4.2 有源滤波以及C/ACV电路分析 (9)6 结论 (10)6.1 设计成果 (10)6.2 设计特点 (10)6.3 存在问题及改进方法 (10)参考文献 (10)致谢 (10)附录A 电路全图 (11)附录B 元器件清单 (11)题目摘要本文主要通过用容抗法来完成一个电路对电容值的测量。
根据参考文献可以得出其基本设计思想是：将一个频率一定的正弦波信号作用于被测电容C x，利用所产生的容抗X c实现C/ACA转换，将X c转换为交流电压；再通过测量交流电压的值来获得C x的电容量。
利用此方法测量范围可自己来调节，可以测量从100nf~1uf，1uf~1000uf的电容值，得到最后输出的正弦波来算得电容C x的值，且测量结果较为准确。
关键词电容测量电路；文氏桥振荡电路；反向比例运算电路；C/ACV转换电路；有源滤波电路。
1 绪论储存电荷的容器，是我们在实验中常见的元器件。
它是由两片靠得较近的金属片，中间再隔以绝缘物质而组成的。
绝缘材料不同，可制成各种各样的电容。
：云母、瓷介、纸介，电解电容等。
在构造上，又分为固定电容和可变电容。
容器对直流电阻力无穷大，即电容器具有隔直流作用。
电容对交流电的阻力受交流电频率影响，即相同容量的电容对不同频率的交流电呈现不同的容抗。
电容不像电阻那样容易测量其值的大小，有些时候我们就希望通过某种仪器来测量的值。
目前测量电容的几种基本方法有：1、电容式传感器测量；2、振荡频率法；3、电抗电桥测量；4、恒流充电振荡法等，本设计采用容抗法测量电容值。
本设计电路图简单，清晰明了且元器件容易得到。
2 需求分析2.1 设计任务及要求2.1.1 设计任务根据题目说给的要求设计一个电容测量装置，能够借用万用表，示波器与直流稳压装置来准确地测量一定范围内的电容值。
2.1.2 设计要求根据题目的要求采用直流稳压源供电，运用运算放大器、晶体管。
电位器电阻等元器件设计电路装置测量100nf~1000uf的电容值。
2.2 设计思想在电路中接入待测电容，将电容所产生的电流量转化为电压量，再根据容抗法和最后电路输出的正弦电压计算出电容值。
3 设计方案采用容抗法将正弦波信号作用与被测电容利用所产生的容抗Xc实现C/ACV转换，将Xc 转换为交流电压来获得Cx的电容量。
3.1 方案论证本设计先通过一个文氏桥电路自激振荡产生一个频率一定的正弦波，再通过反向比例电路来减小正弦波的幅值，然后经过被测电容再过一个有源滤波电路，将最先产生的正弦波信号从干扰信号滤出来，得到电压u o4是幅值与被测电容Cx容量称正比关系的一定频率的交流电压，根据换算就可以算得电容的值。
方案图如3-1所示：图3-1 方案框图3.1.1 文氏桥振荡电路文氏桥振荡电路是最常见及最典型的RC 桥式正弦波振荡电路，其主要由三部分构成：RC 串并联选频网络，运算放大器及反馈网络。
其产生的频率为：35111021C C R R fo π=电路如图3-2所示：图3-2 文氏桥振荡电路3.1.2 反向比例运算电路振荡输出的波形经过R2与反向比例运算电路的输出端并联输入其放大器的反向输入端，可得到其比例系数如下：234R R R Au +-= 上式中R4为201电位器，可以调节阻值的大小来改变比例系数，稳定U o2输出的波形，一般波形稳定后就不再调动R4了。
同时该电路还有隔离振荡电路和被测电容，使电路更加稳定。
电路如图3-3所示：图3-3 反向比例运算电路3.1.3 C/ACV 转换电路电路输入的电抗便为被测电容的容抗，公式如下：fCxj jwCx Xcx π211==转换系数为：其中R f 可根据被测电容的不同值来选择不同档位的电阻来测量。
当Uo2的幅值一定的时候，Uo3与被测电容量Cx 成正比。
这样，电容量就转换成电压量，可以通过计算得出被测电容的值了。
电路如图3-4所示:图3-4 C/ACV 转换电路3.1.4 有源滤波电路根据需求将有源滤波电路加入，能够滤除输入电压中间夹杂的干扰频率，得到想要的电压频率。
电路如图3-5所示：图3-5 有源滤波电路上图中的中心频率⎪⎭⎫⎝⎛+=117181221R R R C fo π所以，能过通过U4的频率为U3中的频率幅值与滤波电路中的fo 相同频率的交流电压值，根据U4的最后输出来算得电容值。
3.2 工作原理从整个电路来看可以得到，该电路最先通过文氏桥振荡产生的正弦波作用于电容上，将电容量转化为交流电压量，再通过滤波电路出去干扰信号后得到电压值U4，经过公式就能够计算出被测电容。
整体电路如图3-6所示：图3-6 整体电路4 电路详细设计4.1 文氏桥振荡电路分析其中在试验中R10=R11=39.2k Ω，C5=C3=0.01uf 可以得到的频率fo ，根据公式Hz C C R R fo 40035111021≈=π，实际试验中测得Hz fo 315≈。
如图4-1所示为XX 电路：图4-1 文氏桥振荡电路为保证空能够产生自激振荡，925R R 。
4.2 反向比例运算以及C/ACV 转换电路分析自激振荡产生的正弦波经过反向比例运算器后得到幅值的降低，再经过被测电容以及C/ACV 转换电路把电容的容抗转换成电压量。
图4-2 反向比例运算电路4.3 有源滤波电路分析通过⎪⎭⎫⎝⎛+=117181221R R R C fo π的选择，把干扰频率滤去。
在实际试验中，测得U4的fo =315Hz ，所以U4只允许U3中频率约为315Hz 的频率通过。
图4-3 有源滤波电路5 实验结果5.1 文氏桥振荡实验Uo1产生的波形如下电路产生的正弦波信号测试结果如表5-1所示。
表5-1 Uo1测量结果测量次数 1 2 3 4 平均Uo1/v 5.32 5.38 5.40 5.36 5.37 5.2 反向比例电路实验Uo2产生的波形如下测试结果如表5-2所示。
表5-2 Uo2测量结果测量次数 1 2 3 4 平均Uo2/mv 55.3 52.3 56.1 54.6 54.6 5.3 有源滤波实验Uo4产生波形如下（Uo3与Uo4的波形一致），下图为被测电容是470nf的Uo4波形：测试结果如表5-3所示。
表5-3 Uo4测量结果被测电容Cx Rf 值/Ω Uo4/V fo /Hz计算得Cx 值 470nf 68 K 3.68 312.5 488nf 4.7uf10K4.82313.44.5uf5.4 结果分析5.4.1 文氏桥振荡以及反向比例运算电路分析当桥式电路能够产生自激振荡以及自激振荡产生了正弦波后，其是否失真与电路中的元器件参数有关。
在刚开始使用=电路的时候可能要调节R9与R5的值的大小使Uo1产生稳定是输出波形。
另外，产生的振荡在整个电路中应该保持频率不变。
其中理想的自激振荡频率值与实际实验中测量的值存在一定的偏差，其中可能是因为外界频率干扰以及双运放芯片跟电路中元器件受温度的影响导致的参数变化。
在实验中，不同的运算放大器芯片产生的效果不同，因为每种芯片中的内部参数各不一样，所以在以后设计中要注意使用相应的芯片，不能随意用其他芯片替换。
5.4.2 有源滤波以及C/ACV 电路分析电容的容抗经过电路转换成交流电压量，在C/ACV 转换电路中选择适当的Rf 值来测量电容值，得到交合适的电压输出值，计算公式如下：因为Uo3的波形在最后的滤波电路中能够被其选择滤出来，滤波选择公式如下:⎪⎭⎫⎝⎛+=117181221R R R C fo π 所以再通过滤波电路后的选频得到最后需求的波形。
6 结论6.1 设计成果在本设计中将Rf设置成多个可供选择的电位器来适应被测电容的范围，得到根伟理想的Uo4输出波形；在电路中很容易测量交流电压量，而不是电容的容抗，所以根据换算公式，将电容值换算出来，能够达到实验要求。
6.2 设计特点设计方法简单，能够测量的电容范围较广，思路清晰。
6.3 存在问题及改进方法因为电路需要根据公式换算而不是直接将交流电压量通过转换直接显示出数值，不够直观，相对麻烦一点；由于要靠示波器等设备测量多次数值，所以导致存在一定的误差。
可以在Uo4输出后接A/D转换器以及液晶显示器，更直观的得出电容值。
参考文献[1] 康华光．电子技术基础（模拟部分）（第四版）．武汉：高等教育出版社，2005.7[2] 童诗白华成英. 模拟电子技术（第四版）. 北京：高等教育出版社，2006.5致谢附录A 电路全图附图A-1 完整电路图附录B 元器件清单附表A-1 元器件清单精品文档欢迎您的下载，资料仅供参考！致力为企业和个人提供合同协议，策划案计划书，学习资料等等打造全网一站式需求。