廣大電子愛好者都有這樣的體會，中、高檔數(shù)字萬用表雖有電容測試擋位，但測量范圍一般僅為1pF~20μF，往往不能滿足使用者的需要，給電容測量帶來不便。本電路介紹的三位數(shù)顯示電容測試表采用四塊集成電路，電路簡潔、容易制作、數(shù)字顯示直觀、精度較高，測量范圍可達1nF~104μF。特別適合愛好者和電氣維修人員自制和使用。

一、電路工作原理

電路原理如圖2所示。

圖2 三位數(shù)字顯示電容測試表電路圖

該電容表電路由基準脈沖發(fā)生器、待測電容容量時間轉換器、閘門控制器、譯碼器和顯示器等部分組成。

待測電容容量時間轉換器把所測電容的容量轉換成與其容量值成正比的單穩(wěn)時間td?；鶞拭}沖發(fā)生器產(chǎn)生標準的周期計數(shù)脈沖。閘門控制器的開通時間就是單穩(wěn)時間td。在td時間內(nèi)，周期計數(shù)脈沖通過閘門送到后面計數(shù)器計數(shù)，譯碼器譯碼后驅動顯示器顯示數(shù)值。計數(shù)脈沖的周期T乘以顯示器顯示的計數(shù)值N就是單穩(wěn)時間td，由于td與被測電容的容量成正比，所以也就知道了被測電容的容量。

圖2中，集成電路IC1B電阻R7~R9和電容C3構成基準脈沖發(fā)生器（實質上是一個無穩(wěn)多諧振蕩器），其輸出的脈沖信號周期T與R7~R9和C3有關，在C3固定的情況下通過量程開關K1b對R7、R8、R9的不同選擇，可得到周期為11μs、1.1ms和11ms的三個脈沖信號。

IC1A、IC2、R1~R6、按鈕AN及C1構成待測電容容量時間轉換器（實質上是一個單穩(wěn)電路）。按動一次AN，IC2B的10腳就產(chǎn)生一個負向窄脈沖觸發(fā)IC1A，其5腳輸出一次單高電平信號。R3~R6和待測電容CX為單穩(wěn)定時元件，單穩(wěn)時間td=1.1（R3~R6）CX。

IC4、IC2C、C5、C6、R10構成閘門控制器和計數(shù)器，IC4為CD4553，其12腳是計數(shù)脈沖輸入端，10腳是計數(shù)使能端，低電位時CD4553執(zhí)行計數(shù)，13腳是計數(shù)清零端，上升沿有效。當按動一下AN后，IC4的13腳得到一個上升脈沖，計數(shù)器清零同時IC2C的4腳輸出一個單穩(wěn)低電平信號加到IC4的10腳，于是IC4對從其12腳輸入的基準計數(shù)脈沖進行計數(shù)。當單穩(wěn)時間結束后，IC4的10腳變?yōu)楦唠娖?，IC4停止計數(shù)，最后IC4通過分時傳遞方式把計數(shù)結果的個位、十位、百位由它的9腳、7腳、6腳和5腳循環(huán)輸出對應的BCD碼。

IC3構成譯碼器驅動器，它把IC4送來的BCD碼譯成十進制數(shù)字筆段碼，經(jīng)R11~R17限流后直接驅動七段數(shù)碼管。集成電路CD4553的15腳、1腳、2腳為數(shù)字選擇輸出端，經(jīng)R18~R20選擇脈沖送到三極管T1~T3的基極使其輪流導通，這兩部分電路配合就完成了三位十進制數(shù)字顯示。

C7的作用是當電源開啟時在R10上產(chǎn)生一個上升脈沖，對計數(shù)器自動清零。

二、元器件選擇

電路中，IC1選用NE556；IC2選用CD4001；IC3選用CD4543；IC4選用CD4553。七段數(shù)碼管可選用三字共陰極數(shù)碼管。T1~T3選用8550（或其它PNP型三極管）。C1不應大于0.01μF，C3選用小型金屬化電容。R3~R9選用1/8W金屬膜電阻。其他元器件沒有特殊要求，按電路標注選擇即可。

三、制作與調試方法

整個電路安裝好后可裝在一個塑料盒內(nèi)，將數(shù)碼管和量程轉換開關裝在面板上。在制作和調試時，關鍵是要調出11μs、1.1ms和11ms的三種標準脈沖信號，調試時需要借助一臺示波器，通過調整分別R7、R8和R9等三個電阻的阻值，就可方便地得到這三個脈沖信號，電路中的R7、R8、R9的阻值是實驗數(shù)據(jù)僅供參考。電路其余部分無需調試，只要選擇良好器件，安裝正確無誤，并在量程轉換開關處標注相應倍率，就可得到一個經(jīng)濟實用、準確可靠的數(shù)字電容表。

四、使用方法

在測試電容時，把計數(shù)結果乘以所用量程的倍率得到的數(shù)值就是被測電容的容量。例如，當基準脈沖周期為1.1ms，定時電阻為10K時，量程倍率為0.1μF，若測一個標稱容量為4.7μF的電容，按動一下AN后結果顯示為49，該電容的容量就為49×0.1μF=4.9μF。

需要說明的是，在使用1pF~999pF量程時，由于分布電容的影響，測量結果減去分布電容值才是被測電容的準確值?？梢赃@樣測出該電容表的量程分布電容值，把量程打在 1pF~999pF檔，在不接被測電容的情況下，按動一下AN按鈕，測的計數(shù)結果就是該擋的分布電容值，經(jīng)實驗該數(shù)值一般為10pF左右。

附表列出了各擋量程的組成關系。