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。

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(qū)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(zhì)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(zhì)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)楦唠娖剑琁C4 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(qū)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(qū)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

三、制作與調(diào)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(diào)試時，關鍵是要調(diào)出 11μs、1.1ms 和 11ms 的三種標準脈沖信號，調(diào)試時需要借助一臺示波器，通過調(diào)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(diào)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。可以這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。