הרחבת יכולת מדידת הקיבול של המולטימטר הדיגיטלי
1 מדידת קיבול מקוונת
על פי אופי המעגלים הדיפרנציאליים והאינטגרליים, ניתן להמיר את מדידת הקיבול למדידת מתח.
חלק הליבה של המעגל, CX/V, משתמש במעגל פשוט פעיל של RC היפוך דיפרנציאלי ואינטגרלי. מתנד Wien מייצר אות AC בתדר קבוע Vr, אשר מעורר את מעגל ההמרה CX/V כדי לקבל מתח AC V0 (V1) פרופורציונלי ל-CX, המסונן על ידי מסנן פס פס מסדר שני לסנן אותות שאינם התדר הקבוע. לאחר העומס, מתח המוצא DC V פרופורציונלי ל-CX מתקבל לאחר AC/DC. כאשר אות AC Vr מעורר את מעגל CX/V, מתח המוצא של האינטגרטור המהפך
כלומר, הקיבול הנמדד CX הוא פרופורציונלי ישר למתח המוצא C{{0}}, ובכך מממש את ההמרה של CX→V. על מנת להתאים את טווח הקיבול הבסיסי לטווח 2V של המולטימטר הדיגיטלי, תדר התנודה של מתנד Wien הוא 400Hz, הערך האפקטיבי של המתח הוא 1V, R1 הוא 20kΩ, ו-C1 הוא 0.1μF. R2 משתנה מ-200Ω-2kΩ-20kΩ-200kΩ-2MΩ, וטווח קיבולות המדידה המתאים הוא 20μF-2μF-200nF{ {18}}nF-2nF.
2 מדידת קיבול קטן
למולטימטר הדיגיטלי הכללי בן שלוש וחצי ספרות יש טווח של 2000pF עד 20μF למדידת קיבול, ואין לו כוח למדוד קיבולים זעירים מתחת ל-1pF. על פי שיטת התגובה הקיבולית ושימוש באותות בתדר גבוה, ניתן לממש את המדידה של קיבול זעיר. דיאגרמת מעגל המדידה מוצגת באיור 2. CX הוא הקיבול הנמדד, ו-Rf הוא התנגדות המשוב של המסוף המתהפך. כאשר האות הסינוסואידאלי Vi עם תדר f נכנס, העכבה המוצגת ב-CX וההגבר של המגבר התפעולי הם: כאשר A ו-Rf קבועים, תדר האות הסינוסאידי f הוא פרופורציונלי הפוך לקיבול הנמדד CX. כדי למדוד קיבולים קטנים, נעשה שימוש במדידות אותות בתדר גבוה.
עקרון המעגל למימוש המדידה. תהליך המדידה הוא: האות הסינוסואיד בתדר גבוה שנוצר על ידי מחולל האותות בתדר גבוה מוחל על הקבל הנמדד, ו-CX מומר לתגובה קיבולית Xc, ואז Xc מומר לאות מתח AC באמצעות המרה C/ACV, אשר מוגבר על ידי המגבר ומוצא על ידי שנאי הבידוד. שלח אותו אל הדמודולטור הרגיש לפאזה לצורך דמודולציה; הקלט השני של המפה רגיש לפאזה הוא גל ריבועי (כלומר, אות מפורק) שנוצר על ידי גל סינוס בתדר גבוה דרך ממיר צורות גל, ולשני אותות הכניסה יש אותו תדר ופאזה. האות המפורק מסונן על ידי מסנן מעביר נמוך כדי לקבל מתח DC פרופורציונלי לערך הקבל הנמדד CX, הנשלח אל מד המתח DC כדי להציג ישירות את תוצאת המדידה. ממיר צורות הגל מורכב ממשווה אפס עם כניסת הפוך, הממיר גל סינוס סטנדרטי של 1MHz בתדר גבוה מתנד Wien לגל ריבוע הפוך סטנדרטי. מאחר והמוצא של הדמודולטור הרגיש לפאזה הוא מתח DC פועם המכיל הרמוניות בתדר גבוה, על מנת לקבל פלט מתח DC יציב וקבוע, נעשה שימוש במסנן מסוג π לסינון הרכיבים ההרמוניים. לבסוף, המתח הממוצע המתאים נשלח למד המתח DC. על מנת לגרום לרמת הקיבול הבסיסית להתאים לרמת 2V של המולטימטר הדיגיטלי, התדר של האות הסינוסואידי בתדר גבוה נבחר כ-1MHz (אם התדר גבוה מדי, יש לקחת בחשבון את פרמטרי ההפצה), הערך האפקטיבי של המתח הוא 1V, והתוצר של מקדם ההגברה של המעגל והתנגדות המשוב Rf היא, כך שטווח מתח DC של המולטימטר הדיגיטלי של 200mV מתאים לטווח קיבול של 0.2pF, ו-200V מתאים ל- טווח קיבול של 200pF. טווח המדידה הוא 10-4 עד 102pF, והרזולוציה היא 10-4pF.
