端，当 Ｙ３ 为 低 电 平 时，ＣＣ４５１８ 正 常 计 数，同 时 ＣＣ４５１１正常译码并驱 动 数 码 管 显 示 计 数 器 送 来 的 信号；当 Ｙ３为高电平时，ＣＣ４５１８计 数 器 清 零，同 时 ＣＣ４５１１ 锁 存 ，使 数 码 管 保 持 原 显 示 不 变 。
（２）计 数 脉 冲 由 Ｕ１的３端输出一个频率为５００Ｈｚ的时钟脉 冲 Ｙ１，由 Ｕ２的３端输出一个单脉冲 Ｙ２，此 Ｙ１、Ｙ２ 信号经与非门 Ｕ３：Ｂ、反 相 器 Ｕ３：Ｃ（由 一 个 与 非 门 连接而成）由 Ｕ３的１０端输出计数脉冲 Ｙ４，波 形 如 图 ３（ｂ）所 示 ，给 计 数 器 提 供 计 数 时 钟 脉 冲 。 ２．４ 三 位 数 字 计 数 译 码 显 示 电 路 该单元电路由计数器 ＣＣ４５１８、七段显示译码器 ＣＣ４５１１和共阴 ＬＥＤ 数码管、限流电阻组成。 （１）０～９９９ 计 数 器 三个 ＣＣ４５１８计数器 Ｕ５：Ａ、Ｕ４：Ｂ、Ｕ４：Ａ 分别 是计数范围为０～９９９ 的 三 位 计 数 器 的 百 位、十 位、 个位，计数脉冲 Ｙ４ 接 入 个 位 计 数 器 Ｕ４：Ａ 的 ＣＬＫ 端（１端），计数控制脉冲 Ｙ３接入三个计数器的 ＭＲ 端。当 ＭＲ 为 低 电 平 时，计 数 器 正 常 计 数；当 ＭＲ 为 高 电 平 时 ，计 数 器 清 零 。
所以 设 计 一 台 简 易 电 容 测 试 仪，在 一 个 较 大 的 范围内测量并显示电容器的容量值是很有必要的。
１ 电容测试仪的功能和框图
该电 容 测 试 仪 的 功 能 是 测 试 电 容 器 的 容 量，用 三位数字显示测 量 结 果，量 程 为 １μＦ～９９９μＦ，测 量 时 间 不 大 于 ２ｓ，电 源 电 压 ＋９Ｖ。
设 计 的 方 法 ，使 得 前 期 设 计 既 直 观 生 动 ，又 降 低 了 设 计 成 本 ；在 仿 真 成 功 的 基 础 上 ，进 一 步 制 作 出 硬 件 电 路 ，使 得 设 计 的 效 率 显 著 提 高 。
制作完成。
参考文献
５ 结论
设计的电容测试仪达到了规定的技术要求。这 种将 Ｐｒｏｔｅｕｓ仿真软件引入进行综合 性 的 电 子 电 路
由 ＮＥ５５５定 时 器 Ｕ２ 和 电 阻 Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、电 容 Ｃｘ、Ｃ３、Ｃ４、反相器 Ｕ３：Ａ（由一个与非门连接而 成） 组成单稳态控制脉冲 产 生 电 路。 当 被 测 电 容 Ｃｘ 接 入电路后，按一 下 按 钮 ＡＮ 即 给 Ｕ２ 的 ２ 端 一 个 负 脉冲，使 Ｕ２的３端输出一个脉宽为 Ｔｗ＝１．１Ｒ３Ｃｘ 的正脉冲 Ｙ２，波形如图３（ｂ）所示。该控制 脉 冲 Ｙ２ 的宽度 Ｔｗ 与 Ｒ３Ｃｘ成 正 比，若 Ｒ３ 固 定 不 变，则 在 Ｔｗ 宽度内的计 数 时 钟 脉 冲 的 个 数 与 Ｃｘ 的 容 量 值 成 正 比 ，由 此 达 到 测 量 电 容 容 量 的 目 的 。
被测电容 Ｃｘ（μＦ） １０ ２２ ３３ ４７ １００ ２２０ ３３０ ４７０ ６８０ ８２０ 测量容量值（μＦ） １０ ２２ ３３ ４７ １００ ２２０ ３３０ ４７０ ６８０ ８２０
４ 硬件电路制作与测试
按照仿真成功的电路图２及参数实际连接电容
３ 仿真结果
测试仪的硬件电 路，由 于 是 制 作 仪 表，所 选 电 阻、电 容等元件必须是高 精 度 的，因 此 用 万 用 表 选 择 实 际
有 的 数 字 万 用 表 没 有 电 容 档 ，无 法 测 量 电 容 值 ； 有的数字万用表设 有 电 容 测 量 功 能，通 常 其 电 容 档 的测量值最大 为 ２０μＦ，测 量 范 围 较 窄；而 用 指 针 式 万 用 表 电 阻 档 ，只 能 判 断 电 容 的 好 坏 ，不 能 测 量 电 容 的容量。
ＬＩ Ｘｉａｏｈｏｎｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｔｙｐｅ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃａｐａｃｉｔｙ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｅｓｔｅｒ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｏ ｅｎｌａｒｇｅ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃａｐａｃｉｔｙ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｃｏｍｍｏｎ ｄｉｇｉｔａｌ ｍｕｌｔｉｍｅｔｅｒ，ｗｈｉｃｈ ｓｏｌｖｅｓ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ ｌａｒｇｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ
图 ３ 控 制 门 电 路 与 波 形
控 制 门 电 路 如 图 ３（ａ）所 示 ，输 出 为 ： Ｙ３＝Ｙ２ Ｙ４＝Ｙ１·Ｙ２＝Ｙ１·Ｙ２ 工作原理： （１）计 数 控 制 脉 冲 由 Ｕ２ 的 ３ 端 输 出 一 个 单 脉 冲 Ｙ２ 经 反 相 器 Ｕ３：Ｄ（由一个与非门连接而成）由 Ｕ３ 的 １１ 端输出 计数控制 脉 冲 Ｙ３，波 形 如 图 ３（ｂ）所 示。Ｙ３ 送 至 ＣＣ４５１８的 清 零 端 ＭＲ 端 和 ＣＣ４５１１ 的 锁 存 端 ＬＥ
由表 １ 可 见，仿 真 测 量 的 容 量 值 与 被 测 电 容 的
值与标称值相同或非常接近的元件。为了方便实际
电路的调试，采用一个 ２ｋΩ 的 电 位 器 作 为 Ｒ３，接 入 电路前先 将 其 值 调 到 １．８ｋΩ。 正 确 连 接 电 路 无 误 后，用 一 个 标 称 值 为 １００μＦ 的 电 容 作 为 Ｃｘ 进 行 调 试，该电容 先 用 ＶＣ８９０Ｄ 型 数 字 万 用 表 （最 高 测 量 电容容量值的 档 位 为 ２００μＦ）测 得 其 实 际 容 量 值 为 １０２．６μＦ，接入电路后反复微调电位器 Ｒ３直至使数 码管锁存显示１０３。然后用该电 容 测 试 仪 测 量 实 验 室 常 用 电 解 电 容 的 容 量 值 ，测 量 结 果 见 表 ２。
收 稿 日 期 ：２０１１－０７－０８ 作 者 简 介 ：李 晓 虹 （１９６６～ ），女 ，副 教 授 ．Ｅ－ｍａｉｌ：Ｌｘｈ＠ｗｇｘｙ．ｎｅｔ
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武 汉 工 程 职 业 技 术 学 院 学 报 ２０１１．３
电容测试仪的设计
李晓虹
（武 汉 工 程 职 业 技 术 学 院 湖 北 武 汉 ：４３００８０）
摘 要 针 对 常 用 数 字 万 用 表 电 容 档 测 量 范 围 较 窄 ，设 计 了 一 款 电 容 测 试 仪 ，解 决 了 实 验 中 常 用 较 大 容 量 值 电 容 检 测 的 问 题 ，提 高 了 实 验 的 效 率 。 关 键 词 电 容 测 试 仪 ；电 容 ；容 量 中图分类号：ＴＭ９３４．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－３５２４（２０１１）０３－００４５－０３
１００ ５０ １０２．６ １０３
２２０ ２５
２１２
３３０ ５０
３３５
４７０ ５０
４６８
６８０ １６
６７６
８２０ １６
８１８
由表２可 见，２００μＦ 以 下 的 电 容 测 试 仪 所 测 容 量值与万用表 测 量 值 一 致，２００μＦ 以 上 的 电 容 测 试 仪所测容量值与标 称 容 量 值 十 分 接 近，电 容 测 试 仪
Ｐｒｏｔｅｕｓ软 件 是 英 国 Ｌａｂｃｅｎｔｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ 公 司推出的一款功能较为全面的电子设计自动化工具
软件，由 电 子 系 统 仿 真 平 台 软 件ＩＳＩＳ 和 ＰＣＢ 布 线 编辑软件 ＡＲＥＳ构成。
使用 Ｐｒｏｔｅｕｓ的ＩＳＩＳ仿真平台设计绘制出电容 测试仪整机电路并 进 行 系 统 调 试 和 仿 真，反 复 调 试 后确定选择 Ｒ３＝１．８１３ｋΩ（其 它 参 数 见 图 ２），设 置 不同的 Ｃｘ值，该电容测试仪仿真测量结果见表１。
图 ２ 电 容 测 试 仪 整 机 电 路 图
由于要求 Ｃｘ的变化范围是 １μＦ～９９９μＦ，且 测 量的时间不 大 于 ２ｓ，即 Ｃｘ 最 大 时 （９９９μＦ），Ｔｗ 不 超过２ｓ，由 Ｔｗ＝１．１Ｒ３Ｃｘ可 求 得 Ｒ３≤１．８２ｋΩ，而 实际 硬 件 电 路 为 了 方 便 调 试 可 选 用 一 个 ２ｋΩ 的 电 位器。 ２．３ 控 制 门 电 路
（２）显 示 译 码 电 路 每个 ＣＣ４５１８ 计 数 器 的 四 个 输 出 端 Ｑ３、Ｑ２、 Ｑ１、Ｑ０ 分 别 与 相 对 应 的 ＣＣ４５１１ 七 段 显 示 译 码 器 的四个输入端 Ｄ、Ｃ、Ｂ、Ａ 相 连，ＣＣ４５１１ 的 灯 测 试 端 ＬＴ和熄 灭 控 制 端ＢＩ接 高 电 平。ＣＣ４５１１ 的 输 出 端 ａ～ｇ经限流电阻 分 别 与 相 对 应 的 共 阴 ＬＥＤ 数 码 管
［１］ 任为民．电子技术基础课程设计［Ｍ］．北京：中央广播电 视 大 学 出 版 社 ，２００２．
［２］ 周 润 景，张 丽 娜．基 于 ＰＲＯＴＥＵＳ的 电 路 及 单 片 机 系 统 设 计 与 仿 真 ［Ｍ］．北 京 ：北 京 航 空 航 天 大 学 出 版 社 ，２００６．
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃａｐａｃｉｔｙ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｔｅｓｔｅｒ
电容测试仪整机框图如图１所示。首先将被测 电容的容量值变换 成 与 其 成 正 比 的 脉 冲 宽 度；再 用 该脉冲控制控制门 电 路，对 标 准 的 时 钟 脉 冲 进 行 计 数 ，控 制 脉 冲 宽 则 记 录 的 数 值 大 ，脉 冲 窄 则 记 录 的 数 值小，从而反映电 容 量 的 大 小；最 后，通 过 译 码 显 示 电路显示出电容器的容量值。
李晓虹：电容测试仪的设计
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的 输 入 端 ａ～ｇ 相 连 ，由 限 流 电 阻 决 定 数 码 管 的 工 作 电流的大小，从 而 调 节 数 码 管 的 亮 度。 计 数 控 制 脉
容量值一致，图２即 Ｃｘ＝１００μＦ 时的仿真测量结果 图。电路设计达到了要求。
电容是电子设备中最基础也是最重要的元件之 一，基 本 上 在 所 有 的 电 子 设 备 中 都 可 以 见 到 它 的 身 影 。 作 为 一 种 最 基 本 的 电 子 元 器 件 ，在 许 多 情 况 下 需 要对电容进行测量，然而目前武汉工程职业技术学院 电工电子实验室常用的万用表存在下面几种情况：