大电容测量仪模拟信号部分电路设计
了解容抗法测量电容容量的原理 学习用DDS方法产生稳定正弦波
自动量程电容表一、实验目的了解容抗法测量电容容量的原理，学习用DDS方法产生稳定正弦波作为激励源，练习430单片机内部SD16模块的使用。
学会运用485接口进行通讯，了解MODBUS协议的实现方法。
二、实验参考资料该模块大部分信号处理电路都已集成在430芯片上，只有很少的外围电路，基本原理如下：430单片机内部的DAC12模块按CPU指令，通过12位DAC产生稳定度优于1/1000，失真度小于1/1000的稳定正弦波，作为测量的激励源。
待测电容在该交流激励源作用下呈现出固定的容抗Z。
1/Z 的大小正比于电容值的大小。
通过一个1/容抗-电压变换电路即可得到与电容值成正比的电压信号。
该电压信号被430内部的16位ADC采样后，计算出电容值。
测量的数据会在液晶上显示，也可通过485接口，按Modbus-RTU协议被其他设备读取。
硬件电路及原理：本模块的核心是一片MSP430F4270混合信号处理器，它内部集成有16位RISC处理器、32K代码存储器、12位DAC、16位ADC、精密基准源、液晶驱动器、液晶偏压发生器、看门狗等大量资源。
如下图所示，只需要很少的外围器件。
精密电容模块硬件电路利用4270单片机的12位DAC，在中断中以查表DDS的方式产生1KHz的正弦波（图中Vsin）作为测量电路的激励源。
测量结果（图中VCAP）被4270单片机的16位ADC采样后换算成电容值。
最终的测量结果显示在段码液晶上。
由于内部集成液晶控制器和偏压发生电路，硬件上只需要将液晶和段码控制脚直连即可。
液晶的对比度由内部电荷泵寄存器控制，硬件上只需要一只4.7uF外接电容（C10）即可。
转换结果也可通过485接口被2410主系统读取。
4270单片机没有串口，只能用软件模拟实现串口。
正弦波表ROM内存有64点的正弦波表，在1KHz正弦波的输出下，中断频率达64000次／秒；加之模拟串口的工作对CPU开销都很大，因此系统工作在8MHz时钟下（4270允许的最大值）。
电容电阻电感测量仪设计报告
简易数字式电阻、电感和电容测量仪摘要本系统主控制部分采用TI公司的16位超低功耗单片机MSP430F149。
以自制电源作为LRC测量模块和各个主要控制芯片的输入电源，测量原理是通过测量电阻、电容或者电感和标准电阻各自的引起的频率变化，利用频率与电阻、电容、电感的函数关系推算出电阻值、电容值或者电感值。
测量的原理是LM311组成的LC震荡器的震荡回路的频率由单片机采样，然后再依据震荡频率计算出对应的电容或电感值，以及由NE555多谐振荡电路实现对电阻的测量。
软件设计部分使用C语言编程编写了包括控制测量程、按键处理、电阻电感电容计算、液晶显示程序。
利用MSP430F149单片机控制测量和计算结果，测量结果采用12864液晶模块实时显示。
关键词： MSP430F149、NE555芯片、LRC测量、12864液晶目录1 系统总体方案设计 (1)1.1系统方案选择 (1)1.2系统软硬件总体设计 (1)1.2.1硬件部分 (1)1.2.2软件部分 (2)2系统模块设计 (3)2.1硬件模块设计 (3)2.1.1电感电容测量模块 (3)2.1.2电阻测量模块 (4)2.1.3主控制模块 (5)2.1.4 AD采样模块 (5)2.1.5 液晶显示模块 (5)2.2软件模块设计 (5)2.2.1 控制测量程序模块 (5)2.2.2按键处理程序模块 (6)2.2.3电阻电感电容计算程序 (7)2.2.4液晶显示程序模块 (7)3系统测试 (8)3.1测试原理 (8)3.2测试方法 (8)3.3测试结果 (8)3.4测试分析 (9)4系统总结 (9)参考文献： (10)1 系统总体方案设计1.1系统方案选择方案一.基于模拟电路的测量仪利用模拟电路，电阻可用比例运算器法和积分运算器法，电容可用恒流法和比较法，电感可用时间常数法和同步分离法等，虽然避免了编程的麻烦，但电路复杂，所用器件较多，灵活性差，测量精度低，现在已较少使用。
电阻电感电容测量仪报告
电阻电感电容测试仪的设计与制作论文编号B甲1301参赛题目电阻电感电容测试仪的设计与制作参赛学校山东理工大学学院电气与电子工程指导老师李震梅唐诗参赛队员姓名吴硕刚王鹿鹿张兵联系方式电阻电容电感测试仪的设计与制作摘要：本文设计了一种基于单片机的数字式RCL自动测量仪。
该系统由STC89C52、DDS、自校准电路、分压及R运算电路、频率测量及控制电路、高精度交流/有效值转换电路、DAC、译码控制电路、液晶显示电路等构成，采用AD9850产生高精度的正弦波信号,采用电压比例算法推算出电阻、电容值或者电感值。
测量电路由八级标准电阻、继电器和NEC5532组成，能自动选择相应的标准电阻挡级及标准信号源的频率，完成量程的自动转换。
用单片机控制测量和计算结果,运用自校准电路提高测量精度,采用1602液晶模块实时显示数值。
实验测试结果表明,本设计性能稳定,测量精度高，超过设计要求。
关键词: STC89C52,测量，DDS，显示，频率The Design and Manufacture of Resistance Capacitance & InductanceTest InstrumentThis paper presents a Digital Automatic RCL Meter based on MCU. This system consists of STC89C52, DDS, Self-calibration circuit, V oltage divider and RCL operation circuit, Frequency measurement and control circuit, High Precision AC / RMS conversion circuit, DAC, Decoding control circuit, and LCD display circuit. The high-precision sine wave signal was produced by AD9850, The resistance, capacitance and inductance can be calculated by voltage ratio algorithmThe measurement circuit consists of eight standard resistance, relays and NEC5532. It can automatically select the appropriate level of resistance and frequency of signal source, fulfill the automatic switch of measurement range.The measurement and calculation were controlled by chip microcomputer.The self-calibration circuit was used to improve the measurement accuracy. The real-time values were displayed by 1602 LCD module.The experimental results show that the performance of the system is stable with high accuracy; the capacity of the system is over the design requirements.Keywords: S TC89C52, measurement, DDS, dislay, frequency前言电阻、电容、电感精确测量仪是实验室及工程中经常遇到的常用仪器。
简易数字式电阻、电容和电感测量仪设计
简易数字式电阻、电容和电感测量仪设计报告摘要：本系统利用TI公司的16位超低功耗单片机MSP430F149和ICL8038精密函数发生器实现对电阻、电容和电感参数的测量。
本系统以自制电源作为LRC数字电桥和各个主要控制芯片的输入电源，并采用ICL8038芯片产生高精度的正弦波信号流经待测的电阻、电容或者电感和标准电阻的串联电路，通过测量电阻、电容或者电感和标准电阻各自的电压，利用电压比例计算的方法推算出电阻值、电容值或者电感值。
利用MSP430F149单片机控制测量和计算结果，运用自校准电路提高测量精度，同时用差压法，消除了电源波动对结果的影响。
测量结果采用12864液晶模块实时显示。
实验测试结果表明，本系统性能稳定，测量精度高。
关键词：LRC 数字电桥、电压比例法、液晶模块、MSP430F149、电阻电容电感测量一、设计内容及功能1.1设计内容设计并制作一台简易数字式电阻、电容和电感参数测量仪，由测量对象、测量仪、LCD 显示和自制电源组成，系统模块划分如下图所示：1.2 具体要求1. 测量范围（1）基本测量范围：电阻100Ω～1MΩ；电容100pF～10000pF；电感100μH～10mH。
（2）发挥测量范围：电阻10Ω～10MΩ；电容50pF～10μF；电感50μH～1H。
2. 测量精度（1）基本测量精度：电阻±5% ；电容±10% ；电感±5% 。
（2）发挥测量精度：电阻±2% ；电容±8% ；电感±8% 。
3. 利用128*64液晶显示器，显示测量数值、类型和单位。
4. 自制电源5. 使用按键来设置测量的种类和单位1.3系统功能1. 基本完成以上具体要求2. 使用三个按键分别控制R、C、L的测试3. 采用液晶显示器显示测量结果二、系统方案设计与选择电阻、电容、电感测试仪的设计目前有多种方案可以实现，例如、使用可编程逻辑控制器(PLC)、振荡电路与单片机结合或CPLD与EDA相结合等等来实现。
利用Multisim设计电容测量电路
精心整理一、概述随着科学技术的不断发展，人类社会进入高科技时代，而以电子元件组成的电器在生活中被运用的越来越广泛，大至航空航天技术，小到手机、电子手表等等。
而这些电器都是由一些电容、电阻等元器件组成。
特别是电容在这些电路中的作用，因此电容的大小的测量在电容使用过程中必不可少，测量电容的大小的办法也越来越多，并且多样化、高科技化。
当然，测量的结果应该保持较高的精确度和稳定性，不仅如此，还应兼顾测量速度快等要求。
目前应用比较普遍的方法有电桥法测电容、容抗法测电容、基于NE555的RC 充放电原理等等，在这个脉（0.2uF —20uF 杂。
路、确的脉冲个数N ，而准确的数值大小为显示稳定后的数值。
由于本方案大多采用的是数字元器件，因此对外界的干扰信号有着很强的抵抗能力，而用容抗法测电容由于采用许多模拟元器件，只要外界存在有一定强度的干扰信号，就会使测量结果发生较大的改变。
不仅如此，外界的温度也会对模拟元器件产生很大的影响，而在实际生活中的多外界环境不5V直流首先是测量电路部分，电路图如图3所示，此部分由2片555定时器连成的单稳态触发器和多谐振荡器定时器为单稳态振荡器。
端输出的单位脉发器2端2C 为待测电器中。
由单稳态触发器电容大小这个信号经存器的时的输出单产生的脉后作为计计数。
图3 单稳号的脉宽当R与2C 的2C 与4C 出信号、单稳态触发器输出信号、非门输出信号、与门输出信号如图4所示。
图4待测电容为1uF 时各输出信号波形 上图中的波形自上至下分别为单稳态输出信号、非门输出信号、多谐振荡器输出信号、与门74L S 160N多谐振荡器和单稳态触发器产生的信号经过与门后，作为计数器的时钟信号，而单稳态触发器的输出信号作为计数器的清零信号。
计数控制端都接高位，由图4可知单稳态触发器输出信号处于高电平，计数器开始计数。
经过一个脉冲宽度后清零端输入为低电平，计数器清零。
当单稳态触发器输出信号重新为高电平时，计数器又从0开始计数，以此一直循环。
毕业设计论文电容测试仪设计
编号毕业设计题目电容测试仪设计学生学号系部专业班级指导教师电容测试仪设计摘要随着电子工业的发展，电子元器件急剧增加，电子元器件的适用围也逐渐广泛起来，在应用中我们常常要测定电容的大小。
因此，设计可靠，安全，便捷的电容测试仪具有极大的现实必要性。
在系统硬件设计中，以STC89C52RC单片机为核心的电容测试仪，使用对应的振荡电路转化为频率实现参数的测量。
电容是采用555多谐振荡电路产生的，将振荡频率送入STC89C52RC的计数端端口，通过定时并且计数可以计算出被测频率，再通过该频率计算出被测参数。
在系统软件设计中，是以Keil4.0为仿真平台，使用C语言编程编写了运行程序；包括主程序模块、显示模块、电容测试模块。
最后，实际制作了一台样机，在实验室里进行了测试，结果表明该样机的功能和指标得到了设计要求。
关键词：单片机，555多谐振荡电路，1602液晶屏The design of Capacitance testerAbstractWith the development of electronic industry,electronic components rapidly increased the scopeof electronic components widely up gradually,in applications we often measured capacitors size.Therefore,the design of reliable,safe,convenient capacitance tester of great practical necessity.In the system hardware design,take the MCS-51 monolithic integrated circuit as the core resistance,the use correspondence's oscillating circuit transforms for the frequency realizes each parameter survey. And the electric capacity is use 555 multi resonant circuits to produce,the oscillation frequency will send STC89C52RC the counting to be neat,through and fixed time counts may calculate by the frequency measurement rate,figures out again through this frequency meter is measured the parameter.In system's software design is take Keil4.0 as the simulation platform,used the C language programming has compiled the system application software;including master routine module,display module,display module,electric capacity test module and inductance test module.Finally,the actual production of a prototype,tested in the laboratory results show that the prototype of the functions and indicators are the design requirements.Key Words：Single slice of machine;555 multi resonant circuit; 1602 dynamic display module目录摘要 (ⅰ)Abstractⅱ第一章引言 (1)1.1 设计背景及意义 (1)1.2 电容测试仪的发展历史和研究现状 (1)1.3 本设计所做的工作 (1)第二章电容测试仪的系统设计 (3)2.1 电容测试仪设计方案比较 (3)2.2 系统的原理框图 (4)第三章电容测试仪系统的硬件设计 (5)3.1 RC振荡电路的设计 (5)3.1.1 555定时器简介 (5)3.1.2 RC振荡电路的设计 (8)3.2 单片机电路的设计 (9)3.2.1 单片机的选择-STC89C52RC (9)3.2.2 单片机时钟电路设计 (11)3.2.3 单片机复位电路设计 (13)3.2.4 单片机定时器/计数器设置 (15)3.3 显示电路的设计 (16)3.3.1 液晶显示器的选择 (16)3.3.2 显示电路设计 (17)第四章电容测试仪系统的软件设计 (18)4.1 主程序流程图 (18)4.2 频率参数计算的原理 (18)第五章PCB板的设计及系统的调试 (20)5.1 Protel99SE介绍与PCB板的设计 (20)5.2 系统的调试 (22)5.3 系统的测试 (23)第六章总结与展望 (25)6.1 工作总结 (25)6.2 技术展望 (25)参考文献 (27)致 (28)附录 (29)附录系统原理图及PCB (29)第一章引言1.1 设计背景及意义目前，随着电子工业的发展，电子元器件急剧增加，电子元器件的适用围也逐渐广泛起来，在应用中我们常常要测定电容的大小。
模拟电路实验指导书
模拟电路实验指导书1000字模拟电路实验指导书实验目的：通过实验学习模拟电路的基本知识，掌握模拟电路的设计和测试方法。
一、实验内容1. 用电阻和电压表组成电压分压器，在不同档位和频率条件下测量输出电压和输入电压的关系。
2. 用电容和电阻组成的RC电路，观察电容充电和放电过程的波形，并测量波形参数。
3. 用放大器和电容器组成简单的低通和高通滤波器，测量其截止频率。
4. 用电感和电容组成的谐振电路，测量共振频率及谐振幅度。
二、实验设备1. 模拟电路实验箱2. 电阻、电容、电感及其线圈3. 信号源4. 示波器5. 功率计6. 数字万能表及电压表三、实验步骤1. 用电阻和电压表组成电压分压器将电阻串联起来，连接输入信号源和地线，将电压表连接输出端和地线，调整信号源，改变档位，并记录输出电压和输入电压之间的关系。
2. 用电容和电阻组成的RC电路将电容串联在一个电阻上，连接输入信号源和地线，将示波器连接电容两端，调整信号源的频率，记录电容充电和放电的波形及参数。
3. 用放大器和电容器组成简单的低通和高通滤波器将放大器连接到信号源、电容和负载电阻上，调整信号源的频率，记录输出电压和输入电压随频率变化的关系，并测量截止频率。
4. 用电感和电容组成的谐振电路将电感和电容串联，连接输入信号源和地线，将示波器连接到电感和地线上，调整信号源频率和输出信号源的振幅，记录谐振电路的振幅和共振频率。
四、实验注意事项1. 在实验前，请确认实验箱、仪器和试验元件的连接正确。
2. 实验中应注意安全，仪器操作时请遵守相关规定。
3. 实验前应确认所需仪器、元件是否完好。
4. 实验完成后应将仪器归位、清理试验元件，并关闭实验箱电源，确保实验室安全。
五、实验结果的处理1. 记录实验数据，编制图表或流程图，总结实验内容。
2. 对于实验中记录的数据进行统计分析，进一步理解、比较实验结果，发现规律和不足之处，提出改进建议。
3. 在实验报告中对实验结果进行归纳总结，并提出相应的结论。
RLC测量电路设计
RLC测量电路设计摘要: 仪器的发展趋势是向着智能化,智能仪器是近年仪器科学发展的一个重要分支。
RLC 测量仪是一种以单片机为基础的自动测量电阻R、电感L、电容C等参数的智能元件参数测量仪器。
本课题研究的内容是基于单片机RLC测量仪。
测量原理采用的是伏安法，伏安法又可分为固定轴法和自由轴法。
由于固定轴法对硬件的要求很高而且存在同向误差，故本课题采用自由轴法测量。
课题的研究分为硬件电路设计和软件程序编制两个部分。
在硬件方面，我们采用单片机控制电路；软件方面，我们采用汇编语言控制。
关键字：RLC测量, 电阻R, 电感L, 电容C.Abstract: With the developing of instrument science, instruments are getting more intelligent. Intelligent instrument is an important branch of instrument science and a keen edge of researching. RLC elemental meter is a kind of intelligent instrument used to measure elemental parameter such as resistance R, inductance L, capacity C and so on. In this paper, we made a virtual RLC elemental meter based on MCS. The paper includes two parts, one is the designing of hardware circuit ，the other is the programming .We used of MCS to control in the designing of hardware; And we used of advanced language to control in the software.Key words: RLC elemental meter, Resistance R, Inductance L, Capacity C.目录第一章. 绪论1.1 RLC测量定义1.2 基于单片机智能测量系统的特点及应用1.3 RLC测量仪器的发展和现状第二章．单片机概述2.1 什么叫单片机2.2 单片机的特点2.3 单片机的发展第三章．单片机的硬件基础3.1 8051单片机内部逻辑结构3.2 8051单片机的封装与信号引脚3.3 单片机的内部存储器第四章．RLC测量电路设计4.1 RLC测量系统的总体系统4.2 局部电路分析4.3 相关的子程序第一章. 绪论1.1 RLC测量定义RLC测量是控制电路将电阻、电感和电容的值转换成不同频率的电信号，所得的电信号再通过控制电路处理,经过显示器件将其表示出来，成为模拟信号，所得的模拟信号即为电阻、电感和电容的实际值的大小。
电容电阻测量实验报告
电容、电阻测量实验报告实验目的：1、掌握电容测量的方案，电容测量的技术指标2、学会选择正确的模数转换器3、学会使用常规的开关集成块4、掌握电阻测量的方案，学会怎样达到电阻测量的技术指标实验原理：一、数字电容测试仪的设计电容是一个间接测量量，要根据测出的其他量来进行换算出来。
1）电容可以和电阻通过555构成振荡电路产生脉冲波，通过测出脉宽的时间来测得电容的值T=kR CK和R是可知的，根据测得的T值就可以得出电容的值2）电容也可以和电感构成谐振电路，通过输入一个信号，改变信号的输入频率，使输入信号和LC电路谐振，根据公式W=1/ √LC就可以得到电容的值。
二、多联电位器电阻路间差测试仪的设计电阻是一个间接测试量，他通过测得电压和电流根据公式R=U/I得出电阻的值电阻测量分为恒流测压法和恒压测流法两种方法这两种方法都要考虑到阻抗匹配的问题1）恒流测压法输入一个恒流，通过运放电路输出电压值，根据运放电路的虚断原理得出待测电阻两端的电压值，就可以得出待测电阻的阻值。
2）恒压测流法输入一个恒压，通过运放电路算出电流值，从而得出电阻值方案论证：数字电容测试仪用555组成的单稳电路测脉宽用555构成多谐振荡器产生触发脉冲多谐振荡器产生一个占空比任意的方波信号作为单稳电路的输入信号。
T1=0.7*（R1+R2）*CT2=0.7*R2*C当R2〉〉R1时，占空比为50%单稳电路是由低电平触发，输入的信号的占空比尽量要大触发脉冲产生电路电容测试电路Tw=R*Cx*㏑3R为7脚和8脚间的电阻和待测电容Cx构成了充放电回路，这个电阻可以用一个拨档开关来选择电容的测试挡位。
当待测电容为一大电容时，选择一个小电阻；当电容较小时，选择一个较大的电阻。
使输出的脉宽不至于太大或者太小，用以提高测量的精度和速度。
R*C不能取得太小，R*C*㏑3≥T2，如果R*C取得太小，使得充放电时间太小，当来一个低电平时，电路迅速充电完毕，此时输入信号仍然处于低电平状态，输出电压为高电平，此时的脉宽就与RC无关，得到的C值就不是所要测的电容值。
高动态范围的电容测量电路——CDC的设计
高动态范围的电容测量电路——CDC的设计*Design of a high dynamic range capacitance measurement circuit-CDC麦伟健，植浩昌，陈涌楠，陈俊凯 （广州大学，广州 510006）摘 要：本文介绍了一款电容检测电路(CDC)，其中给出了一种基于电荷转移型AFE，在宽待测电容范围下针对不同大小的电容进行粗测和细测两次测量，以获得最佳测量值的粗细测逼近型AFE，并为此设计了一种结构简单有效的控制时序以及对应的逻辑电路，和针对获得的ADC输出值设计的可编程除2电路。
同时，为了将AFE和ADC隔离开来，提出了AFE和ADC的匹配中间级结构（高精度跟随器）。
关键词：CDC；AFE；跟随器0 引言电容数字转换器是专为激励电容式触摸传感器设计,具有低功耗、高集成度、高精度测量的特点,已成为消费电子领域中电容传感器应用的主流产品。
随着的工艺和技术的不断发展，电容的大小在不断减小，这令对电容的检测产生了一定的难度，基于这样的现状，我们设计了一款具有转换精度高(转换有效位数为11位)，电容检测范围(电容检测为1 fF ~2 pF )宽，电容速率为400 μs 的电容检测电路(CDC )。
1 系统整体设计本设计的顶层电路如图1所示，为本作品CDC 总体框架结构，片内产生基准和时钟，主干结构为AFE 和ADC ，进行输入电容至数字量的转换后，由输出寄存器进行简单的DSP ，然后输出数字量至片外。
2 高速电荷转移型-粗细测AFE设计２．１ ＡＦＥ整体电路介绍本文提出的电路是一种将微弱电容值转换为数字量的集成电容测量电路，该电路是基于电荷守恒提出的电容测量原理如图2所示，其创新处在于控制时序、模拟前级电路结构、以及控制算法。
图１ ＣＤＣ系统顶层电路（＊标记的寄生电容补偿电路仅停留在前仿／原理验证阶段）该电路由模拟前级电路（AFE ）、ADC 、输出移位寄存器和控制逻辑电路四个部分组成，模拟前级电路用于将输入的待测电容的电容值线性对应地转换成一个可供ADC 测量的电压值，其由若干个电容、运放、MOS 管、电压跟随器、反相器，以及MOS 管开关组成。
电容ESR表（一）电容ESR表的特点、测量原理、电路分析
电容ESR表（⼀）电容ESR表的特点、测量原理、电路分析电容ESR表（⼀）电容ESR表的特点、测量原理、电路分析这个专题起源于笔者偶然得到的信息。
在完成所译《⾳频功率放⼤器设计⼿册》⼀书的勘误⼯作后，笔者因需在⽹上查阅美国Tektronix公司的⽰波器资料，看到外国论坛有位⽹友在介绍维修经验时，⼤⼒推荐电容ESR表，称其为电⼦爱好者的强⼒⼯具，对检测电器帮助极⼤，故⽽引发了笔者的兴趣。
经过⼀段时间的揣摩、研究、设计、制作及试⽤，结合本⼈以往的经验，确认此君所⾔⾮虚。
这种电容ESR表确实是检修电⼦设备、排除电路故障的强⼒⼯具和⼗分有⽤的好帮⼿。
独乐乐不如众乐乐，根据本⼈掌握的知识和实际设计制作，在此对电容ESR表作全⾯介绍，以期能给⼴⼤电⼦爱好者提供有益的帮助，推动这⼀新型⼯具的普及应⽤。
1 电容ESR表的特点可能不少⼈都没听说过这种表。
笔者以前也仅知道，专业仪器的LCR电桥可以测量电容的ESR。
何为ESR？测量电容的ESR有什么⽤？相信很多读者⼼中会有这样的疑问。
为此，先进⾏简单的背景知识介绍。
⼀、背景知识介绍1.电容的ESRESR是英语Equivalent Series Resistance的缩写，意为等效串联电阻。
⾃⾝不会产⽣任何能量损耗的完美电容只存在于理论，实际的电容总是存在着⼀些缺陷。
这个损耗，在外部的表现就像⼀个电阻跟电容串联在⼀起。
另⼀⽅⾯，由于引线、卷绕等物理结构因素，电容内部还存在着电感成分。
因此，实际电容的等效模型可以表⽰为图1所⽰的模式。
其中电容C为理想电容，R为等效串联电阻，即ESR，L为等效串联电感，即ESL。
引⼊ESR和ESL，使得模型更接近于电容在电路中的实际表现。
图1 实际电容的等效模型电容ESR表（⼀）电容ESR表的特点、测量原理、电路分析图2 实际电容与理想电容的差别。
斜直线为理想电容的阻抗曲线，呈V字形的是实际电容的阻抗曲线。
电容ESR表（⼀）电容ESR表的特点、测量原理、电路分析图3 不同容量电容的阻抗特性曲线ESR的存在，令电容的⾏为表现背离其原来的定义。
简易电阻、电容和电感测试仪设计.(DOC)
元器件参数测量仪的设计一、课程目的1．加深对电路分析、模拟电路、数字逻辑电路、微处理器等相关课程理论知识的理解；2．掌握电子系统设计的基本方法和一般规则；3．熟练掌握电路仿真方法；4．掌握电子系统的制作和调试方法；二、设计任务1．设计并制作一个元器件参数测量仪。
2．（基本要求）电阻阻值测量，范围：100欧~1M欧；3．（基本要求）电容容值测量，范围：100pF~10 000pF；4．（基本要求）测量精度：正负5% ；5．（基本要求）4位显示对应数值，并有发光二极管分别指示所测器件类型；6．（提高要求）增加电感参数的测量；7．（提高要求）增加三极管直流放大倍数的测量；8．（提高要求）扩大量程；9．（提高要求）提高测量精度；10．（提高要求）测量量程自动切换；三、任务说明：电阻电容电感参数测量常用电桥法，该方法测量精度，但是电路复杂。
也可为简化起见，电阻测量也可采用简单的恒流法，电容采用555定时电路；1、绪论在现代化生产、学习、实验当中，往往需要对某个元器件的具体参数进行测量，在这之中万用表以其简单易用，功耗低等优点被大多数人所选择使用。
然而万用表有一定的局限性，比如：不能够测量电感，而且容量稍大的电容也显得无能为力。
所以制作一个简单易用的电抗元器件测量仪是很有必要的。
现在国内外有很多仪器设备公司都致力于低功耗手持式电抗元器件测量仪的研究与制作，而且精度越来越高，低功耗越来越低，体积小越来越小一直是他们不断努力的方向。
该类仪器的基本工作原理是将电阻器阻值的变化量，电容器容值的变化量，电感器电感量的变化量通过一定的调理电路统统转换为电压的变化量或者频率的变化量等等，再通过高精度AD采集或者频率检测计算等方法来得到确定的数字量的值，进而确定相应元器件的具体参数。
2、电路方案的比较与论证2.1电阻测量方案方案一：利用串联分压原理的方案V CC GNDR x R0图2-1串联分压电路图根据串联电路的分压原理可知，串联电路上电压与电阻成正比关系。
电阻、电容、电感测试仪设计方案与系统的原理框图
电阻、电容、电感测试仪设计⽅案与系统的原理框图电阻、电容、电感测试仪设计⽅案⽐较电阻、电容、电感测试仪的设计可⽤多种⽅案完成，例如利⽤模拟电路，电阻可⽤⽐例运算器法和积分运算器法，电容可⽤恒流法和⽐较法，电感可⽤时间常数发和同步分离法等、使⽤可编程逻辑控制器(PLC)、振荡电路与单⽚机结合或CPLD与EDA相结合等等来实现。
在设计前对各种⽅案进⾏了⽐较：1)利⽤纯模拟电路虽然避免了编程的⿇烦，但电路复杂，所⽤器件较多，灵活性差，测量精度低，现在已较少使⽤。
2)可编程逻辑控制器(PLC) 应⽤⼴泛，它能够⾮常⽅便地集成到⼯业控制系统中。
其速度快，体积⼩，可靠性和精度都较好，在设计中可采⽤PLC对硬件进⾏控制，但是⽤PLC实现价格相对昂贵，因⽽成本过⾼。
3)采⽤CPLD或FPGA实现应⽤⽬前⼴泛应⽤的VHDL硬件电路描述语⾔，实现电阻，电容，电感测试仪的设计，利⽤MAXPLUSII集成开发环境进⾏综合、仿真，并下载到CPLD或FPGA可编程逻辑器件中，完成系统的控制作⽤。
但相对⽽⾔规模⼤，结构复杂。
4)利⽤振荡电路与单⽚机结合利⽤555多谐振荡电路将电阻，电容参数转化为频率，⽽电感则是根据电容三点式电路也转化为频率，这样就能够把模拟量近似的转换为数字量，⽽频率f是单⽚机很容易处理的数字量，⼀⽅⾯测量精度⾼，另⼀⽅⾯便于使仪表实现⾃动化，⽽且单⽚机构成的应⽤系统有较⼤的可靠性。
系统扩展、系统配置灵活。
容易构成各种规模的应⽤系统，且应⽤系统有较⾼的软、硬件利⽤系数。
单⽚机具有可编程性，硬件的功能描述可完全在软件上实现，⽽且设计时间短，成本低，可靠性⾼。
综上所述，利⽤振荡电路与单⽚机结合实现电阻、电容、电感测试仪更为简便可⾏，节约成本。
所以，本次设计选定以单⽚机为核⼼来进⾏。
系统的原理框图本设计中，考虑到单⽚机具有物美价廉、功能强、使⽤⽅便灵活、可靠性⾼等特点，拟采⽤MCS - 51系列的单⽚机为核⼼来实现电阻、电容、电感测试仪的控制。
简易电容测试电路(经典)
VCC 5V VCC
R2 50% 1K _LIN Key = A 39 R12 470 40 R8 R9 100k 1.0M 30
R1 10k
31 A1 J2
VCC RST DIS OUT
U1A 42 74LS00D 36 R3 41 1k J1 Key = B 0 32 U2B
寡人猪八戒 制作
简易电容测试电路
要求：能够测0.01微法—99微法范围内的电容值， 且可以换档操作。用两个数码管作为显示原件。测 试时，测试电容接至测试端自动显示出被测电容值， 且响应时间不超过2秒。
方案论证
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。
总结
通过这周对电容测量仪的设计，使我们了解很多芯 片的功能及应用，更重要的是我们对芯片理解加深， 丰富的了这方面的知识，课程设计是在模拟电路和 数字电路理论基础上进行的一次综合性系统设计， 通过设计和实践，培养了我们的综合运用知识、实 践操作及解决实际问题的能力，使我们牢固掌握课 程中学到的电子线路的工作原理、分析方法和设计 方法，学会电路的一般设计方法和设计流程，并应 用这些方法进行一个实际的电子线路的系统设计。 因种种原因调试不出正确结果，在不断的调整和修 改后，终于有了正确的结果，在失败中也学到很多， 这对我们以后学习中将会有很大的帮助，也会激励 我们在困难面前勇敢向前。
利用Multisim设计电容测量电路
一、概述随着科学技术的不断发展，人类社会进入高科技时代，而以电子元件组成的电器在生活中被运用的越来越广泛，大至航空航天技术，小到手机、电子手表等等。
而这些电器都是由一些电容、电阻等元器件组成。
特别是电容在这些电路中的作用，因此电容的大小的测量在电容使用过程中必不可少，测量电容的大小的办法也越来越多，并且多样化、高科技化。
当然，测量的结果应该保持较高的精确度和稳定性，不仅如此，还应兼顾测量速度快等要求。
目前应用比较普遍的方法有电桥法测电容、容抗法测电容、基于NE555的RC充放电原理等等，而此次课程设计采用的是基于NE555的RC冲放电原理。
用2片NE555芯片分别接成单稳态触发器和多谐振荡器，将待测电容接入单稳态触发器中，将电容的大小转换成一定的脉冲宽度，在这个脉冲宽度内的多谐振荡器产生的脉冲个数经过计数器的计数、锁存后用数码管显示出来。
因此可以直接计算出待测电容的大小，并且达到精确度比较高（±10%）、测量数值较为稳定，量程可控制（0.2uF—20uF）的要求，而且所设计的电路比较简易，所用的都是一些常用的元器件，电路连接简单不繁杂。
本设计报告由方案论证、电路设计、性能测试、结论、性价比、课程设计体会及合理和建议等部分组成，另外还附有参考文献、总电路图和元器件清单。
二、方案论证本设计方案采用的是基于NE555的RC充放电原理的脉冲宽度测量法，本设计的主要由测量电路、计数锁存电路和显示电路三部分构成。
测量电路核心就是由2片555定时器构成的单稳态触发器和多谐振荡器组成，计数电路由3片74LS160构成的计数器和2片74LS273构成的锁存器组成，显示电路由3片内部自带译码器的数码显示管（DCD_HEX）组成。
脉冲宽度测量法的系统功能框图如图1所示，利用单稳态触发器在待测电容C上的充放电的规律，将电容的大小转换成输出信号的脉冲宽度Tw，再将单稳2态触发器的输出信号和多谐振荡器的输出信号一起接入一个与门，与门的输出信号中脉冲宽度Tw内的脉冲个数N通过3片十进制计数器计数后输入到2片锁存器，最后由锁存器输入到自带译码器的数码显示管，数码显示管所显示的数值就是脉冲个数N。
利用Multisim设计电容测量电路
一、概述随着科学技术的不断发展，人类社会进入高科技时代，而以电子元件组成的电器在生活中被运用的越来越广泛，大至航空航天技术，小到手机、电子手表等等。
而这些电器都是由一些电容、电阻等元器件组成。
特别是电容在这些电路中的作用，因此电容的大小的测量在电容使用过程中必不可少，测量电容的大小的办法也越来越多，并且多样化、高科技化。
当然，测量的结果应该保持较高的精确度和稳定性，不仅如此，还应兼顾测量速度快等要求。
目前应用比较普遍的方法有电桥法测电容、容抗法测电容、基于NE555的RC充放电原理等等，而此次课程设计采用的是基于NE555的RC冲放电原理。
用2片NE555芯片分别接成单稳态触发器和多谐振荡器，将待测电容接入单稳态触发器中，将电容的大小转换成一定的脉冲宽度，在这个脉冲宽度内的多谐振荡器产生的脉冲个数经过计数器的计数、锁存后用数码管显示出来。
因此可以直接计算出待测电容的大小，并且达到精确度比较高（±10%）、测量数值较为稳定，量程可控制（0.2uF—20uF）的要求，而且所设计的电路比较简易，所用的都是一些常用的元器件，电路连接简单不繁杂。
本设计报告由方案论证、电路设计、性能测试、结论、性价比、课程设计体会及合理和建议等部分组成，另外还附有参考文献、总电路图和元器件清单。
二、方案论证本设计方案采用的是基于NE555的RC充放电原理的脉冲宽度测量法，本设计的主要由测量电路、计数锁存电路和显示电路三部分构成。
测量电路核心就是由2片555定时器构成的单稳态触发器和多谐振荡器组成，计数电路由3片74LS160构成的计数器和2片74LS273构成的锁存器组成，显示电路由3片内部自带译码器的数码显示管（DCD_HEX）组成。
脉冲宽度测量法的系统功能框图如图1所示，利用单稳态触发器在待测电容C上的充放电的规律，将电容的大小转换成输出信号的脉冲宽度Tw，再将单稳2态触发器的输出信号和多谐振荡器的输出信号一起接入一个与门，与门的输出信号中脉冲宽度Tw内的脉冲个数N通过3片十进制计数器计数后输入到2片锁存器，最后由锁存器输入到自带译码器的数码显示管，数码显示管所显示的数值就是脉冲个数N。
法拉电容充电电路图汇总(七款模拟电路设计原理图详解)
法拉电容充电电路图汇总（七款模拟电路设计原理图详解）超级电容具有功率密度高，充放电时间端，循环寿命长，工作温度范围宽等显著的优点，适合应用在大功率能量流动的场合。
超级电容容值通常达到几千法拉，但是可耐受的电压低，在实际使用时必须大量串联使用。
同时，超级电容自漏电速率大大超过锂电池等传统的化学储能元件，无法长期保存能量，这要求超级电容在初次使用，或者长期静置再次投入电气设备使用之前需要进行快速的初充电，使超级电容内部维持一定的能量。
法拉电容充电电路图（一）超级电容充放电电路限流电阻的大小主要取决于用户电源系统的功率；如果用户电源系统的功率比较大，那么限流电阻可以取小一点，如果电源功率比较小，那么电阻取大一些，同时注意电阻的功率，正常功率必须在1W以上。
比如电源最大工作电流为1A，电压5V，那么限流电阻取5欧左右，功率为5W。
此充电电路只限于内阻很小的超级电容，比如柱式超级电容，对于内阻比较大的超级电容，则无须限流电阻，比如扣式超级电容。
放电二极管可以选取正向导通压降比较小的齐纳二极管，同时保证一定的功率。
本电路图是关于36VIN、5.6A、两节2.5V 串联超级电容器充电器电路连接图LTM8026 是一款36VIN、5A 恒定电压、恒定电流（CVCC）降压型Module 稳压器。
封装中内置了开关控制器、电源开关、电感器以及支持组件。
LTM8026 可在一个6V 至36V 的输入电压范围内运作，可支持 1.2V 至24V 的输出电压范围。
CVCC 操作使LTM8026 能在整个输出范围内准确地调节其高达5A 的输出电流。
输出电流可利用一个控制电压、单个电阻器或一个热敏电阻来设定。
仅需采用负责设定输出电压和频率的电阻器以及大容量的输入和输出滤波电容器便可实现完整的设计。
法拉电容充电电路图（三）LTR3741组成的5V，20A超级电容充电电路在该应用中，于正常操作期间将两个串联超级电容器充电至5V，以在主电源出现故障时提供所需的后备电源。
简易电容值测量仪
简易电容值测量仪设计2012.12.目录第一部分系统设计1.1 设计题目及要求 (1)1.2 总体设计方案 (2)1.2.1 设计思路 (3)1.2.2 方案论证与比较 (5)第二部分单元电路设计2.1标准脉冲信号电路 (6)2.1.1标准脉冲信号电路工作原理2.1.2标准脉冲信号电路元件的选取与计算2.2 多谐振荡器电路 (7)2.2.1标准脉冲信号电路工作原理2.2.2标准脉冲信号电路元件的选取与计算2.3 锁定电路 (7)2.3.1锁定电路工作原理2.3.2锁定电路元件的选取与计算2.4 计数、锁存、译码和数码管显示电路 (7)2.4.1计数、锁存、译码和数码管显示电路工作原理2.4.2计数、锁存、译码和数码管显示电路元件的选取与计算2.5 指示灯显示电路 (7)2.5.1指示灯显示电路工作原理2.5.2指示灯显示电路元件的选取与计算第三部分整机电路3.1 整机电路图 (7)3.2 元件清单 (8)第四部分性能指标的测试4 电路实现的功能和系统使用说明 (13)1.1 设计题目及要求设计一个可测量电容值的电路。
要求： 1.电容测量范围为1000PF-2UF 。
2.能实现电容的测试与显示。
3.电源采用5V 或±5V 供电。
1.2总体设计方案 1.2.1设计思路题目的关键步骤就是如何把电容值转变成为数字量，即利用受电容影响的电路把电容值转变为可测量，可处理的物理量和数字量，然后显示。
1.2.2方案论证与比较从设计思路出发，可以提出以下两个方案：方案1：把锯齿波信号输入到以被测电容为微分电容的微分电路，得出电容C x 和输出电压U x 之间的线性关系，经过整流滤波后，利用A/D 转换把电压量以数字量形式表现出来，最后用显示电路显示。
，如图1-2-1所示图1-2-1方案2：利用多谐振荡器接成单稳态触发器产生由外接电容决定其脉冲宽度的方波信号，用被测电容作为这个外界电容，即可得出被测电容C x 和脉冲宽度t w 之间的关系，将t w 用计数器转为数字量，通过译码后用显示电路显示出来，如图1-2-2所示 计数器方案论证：经过方案的初步比较，方案1采用A/D转换由模块精度确定，加之模拟模拟信号的不稳定性，可能会造成较大误差，而且A/D转换模块价格相对较高；方案2电路以及思路简单，实现精度可控，所以采用方案2。
利用Multisim设计电容测量电路
一、概述随着科学技术的不断发展，人类社会进入高科技时代，而以电子元件组成的电器在生活中被运用的越来越广泛，大至航空航天技术，小到手机、电子手表等等。
而这些电器都是由一些电容、电阻等元器件组成。
特别是电容在这些电路中的作用，因此电容的大小的测量在电容使用过程中必不可少，测量电容的大小的办法也越来越多，并且多样化、高科技化。
当然，测量的结果应该保持较高的精确度和稳定性，不仅如此，还应兼顾测量速度快等要求。
目前应用比较普遍的方法有电桥法测电容、容抗法测电容、基于NE555的RC充放电原理等等，而此次课程设计采用的是基于NE555的RC冲放电原理。
用2片NE555芯片分别接成单稳态触发器和多谐振荡器，将待测电容接入单稳态触发器中，将电容的大小转换成一定的脉冲宽度，在这个脉冲宽度的多谐振荡器产生的脉冲个数经过计数器的计数、锁存后用数码管显示出来。
因此可以直接计算出待测电容的大小，并且达到精确度比较高（±10%）、测量数值较为稳定，量程可控制（0.2uF—20uF）的要求，而且所设计的电路比较简易，所用的都是一些常用的元器件，电路连接简单不繁杂。
本设计报告由方案论证、电路设计、性能测试、结论、性价比、课程设计体会及合理和建议等部分组成，另外还附有参考文献、总电路图和元器件清单。
二、方案论证本设计方案采用的是基于NE555的RC充放电原理的脉冲宽度测量法，本设计的主要由测量电路、计数锁存电路和显示电路三部分构成。
测量电路核心就是由2片555定时器构成的单稳态触发器和多谐振荡器组成，计数电路由3片74LS160构成的计数器和2片74LS273构成的锁存器组成，显示电路由3片部自带译码器的数码显示管（DCD_HEX）组成。
脉冲宽度测量法的系统功能框图如图1所示，利用单稳态触发器在待测电容C上的充放电的规律，将电容的大小转换成输出信号的脉冲宽度Tw，再将单稳2态触发器的输出信号和多谐振荡器的输出信号一起接入一个与门，与门的输出信号中脉冲宽度Tw的脉冲个数N通过3片十进制计数器计数后输入到2片锁存器，最后由锁存器输入到自带译码器的数码显示管，数码显示管所显示的数值就是脉冲个数N。
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大电容测量仪模拟信号部分电路设计
1.方案论述
方案一：把待测电容量转化成脉冲的宽窄，图一为其组成框图。
根据电容放电规律，利用充放电开关、电压比较器和与门构成的电路可以把待测电容量转化为脉冲的宽窄。
只要把此脉冲和频率固定不变的方波相遇，便可得到计数脉冲，将它送给计数器，便可实现对电容的测量。
设计包括方波发生电路、充放电开关电路、电压比较器及衰减整形电路。
这样的电路设计使得电容的测量更加精确，更方便后续电路的测量。
方案二：把电容量转化为直流电压量，图二为其族正框图。
把三角波输入给微分电路（把电容作为微分电路的一部分），在电路参数合适的条件下，输出幅度与Cx成正比，再经过峰值检测电路或精密整流电路及滤波电路，可得到与Cx成正比的直流电压Vx，这样电容量就被转化为直流电压量，从而很容易被后续电路测量。
据以上所示，综合考虑以上两方案，虽然方案一比较简单，但是所用到的原理和其中使用的电子元件涉及到梳子电路所学课程，目前还很难将其涉及到的知识全面掌握。
方案二所用知识均为本学期模拟电路所学内容，实验结果简单直观，方便后续电路测量，因此我选择方案二。
2.电路工作原理及说明
此电路由三部分组成：三角波发生器、含被测电容的微分电路、整流电路、滤波电路。
电路框图如图二所示。
2.1三角波发生器
在方波电路中，将方波电压作为积分运算电路的输入，其输出就得到三角波电路如图三所示：
图三三角波发生器
2.2含被测电容的微分电路
微分电路的输出波形只反映输入波形的突变部分，即只有输入波形发生突变的瞬间才有输出。
而对恒定部分则没有输出。
输出的尖脉冲波形的宽度与R*C 有关（即电路的时间常数），R*C越小，尖脉冲波形越尖，反之则宽。
电容C上的电压开始因充电而增加。
而流过电容C的电流则随着充电电压的上升而下降。
电路如图四所示：
图四含被测电容的微分电路
2.3整流电路
整流电路将交流电转换为直流电。
本次课设电路我用的是精密整流电路。
该电路的功能是将微弱的交流电压转换成直流电压。
整流电路的输出保留输入电压的形状，而仅仅改变输入电压的相位。
电路如图五所示：
图五精密整流电路
分析组成的反向求和运算电路可知：
本电路实现了全波整流的功能。
无论是正的信号转换为负的还是负的信号转换为正的。
2.4滤波电路
有源滤波电路是对于信号的频率具有选择性的电路，它的功能是使特定频率范围内的信号通过，而组织其他频率信号通过。
电路如图六所示：
图六滤波电路
3.电路性能指标的测试
3.1分别选取700pf和100pf的电容作为测试电容，测试电路如图七所示
图七电路测试仿真图
3.2三角波发生器测试结果波形图
测试电容为100uf时发生器测试波形图如图八所示，测试电容为700pf时三角波发生器测试波形如图九所示
3.3微分电路测试结果
测试电容为100uf时微分电路测试波形图如图十所示，测试电容为700pf 时微分电路测试波形图如图十一所示。