Измеритель ёмкости

Расчёт 

Исходными данными для расчета  фильтра являются:

 А₀ – коэффициент пропускания фильтра (значение АЧХ) в области низких частот;

  n– порядок фильтра;

 ω_ср – частота среза фильтра;

тип фильтра

Расчет фильтра включает в себя разработку его электрической схемы и расчет ее элементов. Его можно проводить в следующей последовательности.

Зная порядок фильтра, записываем  его передаточную функцию в общем  виде:

.,

То есть представляем фильтр как  последовательное соединение фильтров второго порядка (один фильтр может  быть первого порядка).

В литературе (например, У. Титце, К. Шенк Полупроводниковая схемотехника) для данного типа фильтра по таблицам находим коэффициенты и отношение частот среза каждого из входящих в передаточную характеристику фильтров второго порядка к частоте среза проектируемого фильтра, то есть величины: . Затем определяем частоту среза каждого из фильтров. 

Дальнейший расчет сводится к расчету фильтров второго порядка. Так как расчет их аналогичен, то рассмотрим  расчет только одного фильтра. Для его расчета нам известны следующие характеристики:

тип фильтра  (он сохраняется),

порядок фильтра (второй, а  возможно у одного фильтра первый),

его передаточная функция  и ее элементы:

                         .                                 

В этом выражении может  быть неизвестен коэффициент К_i. Его величину можно определить по значению А₀, разбивая его по всем входящим фильтрам ( ). При этом желательно чтобы значение К₁ было максимально. ( На практике, как правило, А₀ близка к единице, так как любой фильтр свои помехи на подавляет).

Затем, в технической литературе (например У.Титце, К. Шенк)  находим электрическую схему фильтра второго порядка (на  рис. 19 приведена схема инвертирующего ФНЧ второго порядка).

Рис. 19

Здесь же приводится его передаточная функция, записанная через элементы схемы:

           .         

Знак минус означает, что  фильтр инвертирующий, то есть к фазовому сдвигу между выходным и входным  гармоническими сигналами любой  частоты фильтр добавляет еще 180⁰.

Выражения совпадут, если выполняться  следующие условия:

.

Отсюда, для определения  элементов фильтра  получаются выражения:

.

Для того чтобы значение сопротивления  R₂  было действительно, необходимо выполнить условие:

При расчете элементов  фильтра не рекомендуется  брать  отношение емкостей С₂ , С₁ намного боль правой части этого выражения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Порядок настройки

1. Емкость следует измерять:

- между одним контактом  и заземленными в общей точке  всеми другими контактами, всеми  металлическими частями и монтажной  платой;

- между двумя соседними  контактами, при этом все другие  контакты, все металлические части  и монтажная плата заземлены  в общей точке;

- в любой другой измерительной  точке или в другом рабочем  состоянии изделия, которые указаны  в стандартах или технических  условиях на изделия конкретных  типов.

2. Контакты, между которыми  измеряют емкость, подключают  к выводам измерительного прибора.

Способ подключения должен соответствовать установленному в  стандартах или технических условиях на изделия конкретных типов. Подводящие провода должны быть экранированы, экран должен быть соединен с корпусом.

3. Емкость измеряют в  соответствии с эксплуатационной  документацией на измерительный  прибор.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Обоснование выбора применяемых материалов

Конструкция устройства выполняется  на печатной плате из фольги-рованного стеклотекстолита СФ-1-50. Выбор стеклотекстолита обусловлен тем, что стеклотекстолит имеет огромный ряд преимуществ по сравнению с гетинаксом.

Стеклотекстолит имеет высокую  механическую прочность, высокую нагревостойкость (до 180 °С), высокое удельное объемное сопротивление (5∙10¹² Ом/см), малый тангенс угла диэлектрических потерь (0,03), прочность сцепления фольги с основанием (10 Н/см² ).

Для сравнения, если взять  гетинакс, то становится очевидно, что он не имеет никаких преимуществ по отношению к стеклотекстолиту. Гетинакс имеет удельное, объемное сопротивление (1∙10⁹ Ом/см), тангенс угла диэлектрических потерь (0,07), прочность сцепления фольги с основанием 
(19 Н/см²). Кроме того, гетинакс уступает стеклотекстолиту, как по электрическим, так и по физико-механическим свойствам.

Пайка осуществляется припоем  ПОС-61 ГОСТ 21931-76. Выбор данного припоя, несмотря на его высокую стоимость, оправдывается тем, что у него более низкая температура плавления  по сравнению с другими припоями (припой ПОС-61 обладает температурой плавления 185°С), малое время кристаллизации, что позволяет применять этот припой в автоматизированных линиях пайки, что увеличивает скорость пайки и ее качество.

Размеры печатной платы выбирают такими, чтобы при раскрое платы  из стандартного стеклотекстолита получался  наименьший расход. В качестве элементов  схем используют электрорадиоэлементы (ЭРЭ), предназначенные для радиоэлектронной аппаратуры широкого применения.

Флюс ФКСП ТУ 102.911 канифольно-спиртовой. Он обладает максимальной активностью  при температуре плюс 170°С. Остатки  флюса легко удаляются спиртом. Для ремонтных работ используется канифоль сосновая ГОСТ 19113-73. Остатки  канифоли легко удаляются спиртом.

Для снятия остатков флюса  и канифоли применяется этиловый спирт ТУ577227-64, не ухудшает изоляционных свойств платы.

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1 Аксенов А. И. Элементы схем бытовой радиоаппаратуры – М.: Радио и связь – 1993

2 Дружинин Н. С. Машиностроительное черчение – М.: Высшая школа – 1982

3 Дубровский В. В. Резисторы – М.: Радио и связь – 1991

4 Лавриенко В.Ю. Справочник по полупроводниковым приборам – М.: Высшая школа – 1988

5 Машу Жан-Франсуа. Путеводитель  по электронным компонентам –  М.: Додэка – 2001

6 Новаченко И. В. Микросхемы для бытовой радиоаппаратуры – М.: 
Радио и связь – 1998

7 Ошер Д. Н. Регулировка и испытание РЭА – М.: Энергия – 1978

8 Павлов С. П. Охрана  труда в радиоэлектронной промышленности  – М.: Радио и связь – 1985

9 Павловский В. В. Проектирование  техпроцессов изготовления РЭА  – М.: Радио и связь – 1982

10 Фрумкин Г. Д. Расчет и конструирование РЭА – М.: Высшая школа – 1989

11 Фрунзе А. В. Микроконтроллеры? Это же просто – М.: Скимен – 2002

12 Хлюпин Н. Измеритель LC – Радио №7 – 2004

13 Черникова П. Д. Организация, планирования и управления на предприятиях РЭА промышленности – М.: Высшая школа – 1985

14 Шило В. Л. Функциональные аналоговые интегральные микросхемы – М.: Радио и связь – 1982