基于LM741的電容測量電路設計

由LM741等構成的電容測量電路如下圖所示，該電路的測量原理是被測電容Cx充、放電而形成三角波，測量三角波的振蕩周期就可知電容量的大小。由A1 可構成密勒積分電路，經(jīng)A2構成的施密特電路形成正反饋而產(chǎn)生振蕩。其振幅由R4和R3決定，等于電源電壓的1/3。Cx的充電電流由電源電壓和R2決定，放電電流由電源電壓和(R1+R2)決定。從原理上講，振蕩周期應不受電源電壓的影響，但實(shí)際上，由于A(yíng)2差動(dòng)輸入電壓的限制與晶體管驅動(dòng)電路的常數等影響，故不允許電源電壓大幅度的變動(dòng)。電源電壓的范圍為±13~±15V，正、負電源電壓的絕對值需要相等。
　　不接電容Cx時(shí)，A2以延遲約20μS的時(shí)間進(jìn)行振蕩，可以計算出Cx對此進(jìn)行補償。Cx電容量為1000μF時(shí)的測量時(shí)間為10S。若R1和R2采用1KΩ的電阻，則測量時(shí)間可縮短到1/10。
　　電路輸出U。外接計數器，就可以讀出被測電容的容量。

LM709經(jīng)R7、VT2到負輸入端形成正反饋，構成施密特觸發(fā)器。
當LM709輸出高電平時(shí)，VT2飽和導通，VT2的C極電壓為0V。VT3、VT1都截止，+15V電源經(jīng)過(guò)R1、R2對Cx充電，LM741的輸出電壓逐漸下降。當它降到0V時(shí)，施密特翻轉，輸出電壓變低電平（-15V)。此時(shí)VT2變截止，VT2的C極電壓升至+5V，鞏固了LM709的低電平輸出狀態(tài)。同時(shí)VT3、VT1獲得基極電流而導通，Cx經(jīng)過(guò)R2和-15V電源反向充電，LM741的輸出電壓逐漸升高。當它升高到+5V時(shí)，施密特再次翻轉，輸出變高電平，完成一個(gè)周期。以上過(guò)程重復進(jìn)行，就形成周期振蕩。