Описание предыдущего метода тут.
Данный метод основан на резонансе токов в параллельном колебательном контуре. Схема для определения емкости этим методом изображена на рис. 1.
Полное выходное сопротивление такой цепи определяется сопротивлениями R1 и R2, а также искомой емкостью С (внутренняя индуктивность пренебрежимо мала). Поэтому последнюю можно определить по зависимости полного сопротивления выхода, измеряемого относительно заземления, если подключить к выходу катушку индуктивности с известной индуктивностью (рис. 1). Тогда, подавая с генератора синусоидальное напряжение малой амплитуды и изменяя его частоту, можно снять график зависимости обозначенного выше сопротивления от частоты. Такая зависимость в точке резонанса будет иметь максимум. Зная частоту, на которой происходит резонанс, можно определить емкость С по формуле:
В формуле (4) f0 — резонансная частота. Заметим, что, как правило, индуктивность L выбирается в интервале от 10 до 1000 нГн. Обычно L=100 нГн, т.к. в этом случае минимизируется ошибка измерения емкости. Необходимо также, чтобы на результат измерения не влияла межвитковая емкость катушки.
Вернёмся к схеме на рис. 2. Здесь при проведении измерений на микросхему подаётся номинальное напряжение питания, а выход буфера переводится в нужное логическое состояние. При снятии зависимости емкости от напряжения на выходе постоянное смещение обеспечивается источником постоянного напряжения UСМ и измеряется непосредственно на выходе буфера. Сопротивление RS вводится в схему, чтобы избежать короткого замыкания источника UСМ через малое активное сопротивление индуктивности. Как правило, сопротивление RSмало, т.к. его введение в цепь приводит к уменьшению добротности контура и выраженности резонанса. RS не влияет на резонансную частоту.
Недостатком метода является необходимость варьировать частоту синусоидального сигнала в широких пределах, что требует соответствующего оборудования. Кроме того, в этом и в предыдущем методе не учтена индуктивность проводов, которая, как будет показано ниже, может во много раз больше, чем эталонная. Это приведёт к проявлению дополнительного резонанса напряжений.
Резонанс оказывается весьма опасным для буфера, т.к. связан с повышением тока в выходных цепях. Это может вызвать их повреждение. Свою погрешность в измерения вносит и точность измерения эталонной индуктивности.
Достоинствами метода является приемлемая точность измерений, а также малые временные затраты.
Следующий метод рассмотрен тут.
Искренне Ваш, Главный научный сотрудник
P.S. Прошу подписываться на мой канал! Считаю, что мой опыт и научные достижения должны стать общедоступными. Только оригинальные статьи, собственные наработки!
