【文章內(nèi)容簡介】 額定電壓。 9 （ 4） 損耗角正切（ tg δ ）。在規(guī)定頻率的 正弦電壓下，電容器的損耗功率除以電容器的無功功率為損耗角正切。在實際應(yīng)用中，電容器并不是一個純電容，其內(nèi)部還有等效電阻，它的簡化等效電路如附圖所示。對于電子設(shè)備來說，要求 R S 愈小愈好，也就是說要求損耗功率小，其與電容的功率的夾角要小。 （ 5） 電容器的溫度特性。通常是以 20 ℃ 基準(zhǔn)溫度的電容量與有關(guān)溫度的電容量的百分比表示。 （ 6） 使用壽命。電容器的使用壽命隨溫度的增加而減小。主要原因是溫度加速化學(xué)反應(yīng)而使介質(zhì)隨時間退化。 （ 7） 絕緣電阻。由于溫升引起電子活動增加，因此溫度升高將使絕緣電阻降 低。 電容器包括固定電容器和可變電容器兩大類。其中固定電容器又可根據(jù)其介質(zhì)材料分為云母電容器、陶瓷電容器、紙 / 塑料薄膜電容器、 第 節(jié) 課題的研究方案 選擇總體方案 方案Ⅰ：如果三角波輸入給以被測電容器作為微分電容的微分電路，在電路參數(shù)選擇適當(dāng)?shù)臈l件下，微分電路的輸出幅度與 Cx 成正比，再經(jīng)峰值檢測電路或精密整流及濾波電路，可以得到與 Cx成正比的直流電壓 Ux ，然后再進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換送給數(shù)字顯示器，便可實現(xiàn)所要求的函數(shù)關(guān)系。（電路如圖 1— 1所示） 設(shè)三角波函數(shù)式為 UI=Kｔ （ 0 ≤ｔ ｔ 1） (31) UI=－ Kｔ （ｔ １ ≤ｔ ｔ 2） (32) 因為 dtdUiCi＝ｘ RiU xO ?? 所以 CKRUO ?? （ 0 ≤ｔ ｔ 1） (33) CKRUO ? （ｔ １ ≤ｔ ｔ 2） (34) 10 圖 1— 1 方案Ⅰ電容測量框圖 方案Ⅱ：用下圖的框圖代替 A/D轉(zhuǎn)換器，可得到第二種方案。圖中壓控振蕩器輸出矩形波，它的頻率 fx與 Ux 成正比，而 Ux與被測電容 Cx成正比，因而 fx與 Cx成正比。在計數(shù)控制時間 Tc等參數(shù)合適的條件下，數(shù)碼管顯示器的數(shù)字 N 與 Cx的大小可符合題中所要求的函數(shù)關(guān)系。（電路如圖 1— 2所示） 圖 1— 2 方案Ⅱ電容測量框圖 方案Ⅲ：如圖所示，利用單穩(wěn)態(tài)電路或電容充放電電路等可以把被測電容器 的大小轉(zhuǎn)換成脈沖的寬窄，即脈沖的寬度 Tx與 Cx成正比，只要把此脈沖與頻率固定的方波（標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖）相與，便得到計數(shù)脈沖，將它送給計數(shù)器，鎖存器，譯碼器和數(shù)字顯示器。如果標(biāo)準(zhǔn)脈沖的頻率等參數(shù)選擇合適，便可實現(xiàn)題中要求的函數(shù)關(guān)系式。（電路如圖 1— 3示） 11 圖 1— 3 方案Ⅲ電容測量框圖 方案比較，做出初步選擇 方案Ⅰ采用了 A/D轉(zhuǎn)換器，價格比較昂貴；方案Ⅱ比較復(fù)雜，安裝調(diào)試?yán)щy；方案Ⅲ電路簡單，采用之 可行性分析 經(jīng)分析可知上圖確實可行，其電容數(shù)字顯示測量電路 的詳細(xì)框圖如下：（圖 1— 4） 12 圖 1— 4 電容數(shù)字顯示測量電路的詳細(xì)框圖 這個電路圖是測量部分的詳細(xì)框圖，我做一個簡單的介紹。首先是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器部分， 單穩(wěn)態(tài)電路只有一個穩(wěn)定狀態(tài)。在外界觸發(fā)脈沖的作用下，電路從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)刀暫態(tài)，在暫態(tài)維持一段時間之后，又返回穩(wěn)態(tài)，并在輸出端產(chǎn)生一個矩形脈沖，這個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器采用集成 5G7555 定時器其工作原理后面有詳細(xì)介紹。 低13 頻方波工作原理下面也會有詳細(xì)介紹。 其次關(guān)于超量程判斷我要做一個詳細(xì)介紹，關(guān)于超量程是指 C 超過 1uF 或 C 被短路時的 判斷， 其具體電路圖如下： 關(guān)于計數(shù)器部分，我采用的是 74LS160,由 74LS160 的邏輯圖可知，將衰減后的標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生器的輸出信號接到 1CP 端，而將詳細(xì)框圖中 e 點的計數(shù)器控制信號接至 1EN 端，從而省去詳細(xì)框圖中標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號發(fā)生器與計數(shù)器之間的與門。 74LS160 的邏輯圖如下： 關(guān)于譯碼部分，我采用的是七段顯示譯碼器（ 74LS48）因為計算機(jī)輸出的是 BCD 碼，要想在數(shù)碼管上顯示十進(jìn)制數(shù)，就必須先把 BCD 碼轉(zhuǎn)換成 7段字型數(shù)碼管所要求的代碼。我們把能將計算機(jī)輸出的 BCD 碼換成 7 段字型代碼，并使數(shù)碼管 顯示出十進(jìn)制數(shù)的電路成為“七段字型譯碼器”。 關(guān)于清零單穩(wěn)態(tài) 觸發(fā)器 ： 計數(shù)器 74LS160 所需的清零信號波形的脈沖寬度 tw的要求是： (1)tw應(yīng)比 74LS160 清零端的延遲時間大的多，以保證能夠有效清零。 (2)tw應(yīng)比時鐘周期 Tcp小的多，以免引起不該有的誤差 顯示器我采用的是共陽極七段顯示器 14 第 節(jié) 系統(tǒng)電路總體圖 U1 部分是多諧振蕩器，用于產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)計數(shù)脈沖； U2 部分是單穩(wěn)態(tài)電路，計數(shù)產(chǎn)生計數(shù)閘門開啟時間。（圖 2— 12）（圖 2— 13）所示 圖 2— 12 測試電容電路 S2 量程調(diào)節(jié) tW 閘門開啟時 間 S0 測量啟動按鈕 R8 標(biāo)準(zhǔn)脈 沖頻率調(diào)節(jié) CP 標(biāo)準(zhǔn)脈沖 Cx 15 圖 2— 13 計數(shù)及七段譯碼顯示電路 16 如上圖所示 HC160起到一個計數(shù)作用， HC47是將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼，最后通過共陽極七段譯碼顯示器顯示出來。 關(guān)于各個元件的功能我做一個簡單的介紹，首先是 HC160如圖所示將閘門開啟時間與標(biāo)準(zhǔn)脈沖通過一個與門電路連到計數(shù)器的 CP端口， +5V的電源接到 CTp端口 關(guān)于譯碼器 HC47它右邊與顯示器相連，與計數(shù)器相連的部分，我做一個詳細(xì)的介紹， HC160的Q1,Q2,Q3,Q4,分別與 HC47的 A0,A1,A2,A3相連， HC160的 LD端接 +5V電源， END端口接地， CTt端接 FBI端口，以上是計數(shù)器，譯碼器，顯示器這些元件的端口連接情況。 HC47要驅(qū)動這樣一個七段譯碼顯示器它的輸出端必須高，這樣才能點亮對應(yīng)的筆畫。因為七段顯示譯碼器輸出高電平才有有效，才能驅(qū)動共陽極顯示器。如顯示電路的框圖所示： 可以看出 160主要起一個技術(shù)作用，而 47起到一個譯碼以及驅(qū)動 顯示器的作用。 三端集成穩(wěn)壓器： 1234+5C11 0 0 u FC21 0 0 u F7 8 0 5 圖 2— 14 三端集成穩(wěn)壓器 集成穩(wěn)壓器是通用模擬集成電路的一個分支 ,它是指輸入電壓或負(fù)載發(fā)生變化時 ,能使輸出電壓保持不變的集成電路。三端集成穩(wěn)壓器因它具有成本低、體積小、簡便可靠、性能指標(biāo)高等優(yōu)點而廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備的電源電路。其組成見圖 2— 14 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計的概述 第 節(jié) 單元電路設(shè)計 +5V 17 低頻方波發(fā)生器 采用普通的 CMOS 反向器 CC40106 構(gòu)成，如圖所示。低頻方波發(fā)生器的振蕩周期應(yīng)選在 1s 左右。利用 公式 R=R1=R2， T==1s 左右估算各參數(shù)值。經(jīng)計算得C=， R1=R2= K? （如圖 2— 1示） 圖 2— 1 低頻方波發(fā)生器 框圖 標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生器 采用 LM324 集成運放，如圖所示，此圖中用 R3和 Rp串聯(lián)作為 Ro外， R R2 和 R應(yīng)滿足對稱平衡條件，即 R1∥ R2 =R ， R4和 R5起衰減作用，經(jīng)粗略計算得 R1=R2= R3+ R4 = K? R4 =2 K? R5=1 K? （如圖 2— 2所示） 圖 2— 2 標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生器框圖 單穩(wěn)態(tài)電路 單穩(wěn)態(tài)電路只有一個穩(wěn)定狀態(tài)。在外界觸發(fā)脈沖的作用下