基于LM741的電容測量電路設(shè)計

由LM741等構(gòu)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(gòu)成密勒積分電路，經(jīng)A2構(gòu)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(yīng)不受電源電壓的影響，但實際上，由于A2差動輸入電壓的限制與晶體管驅(qū)動電路的常數(shù)等影響，故不允許電源電壓大幅度的變動。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，A2以延遲約20μS的時間進行振蕩，可以計算出Cx對此進行補償。Cx電容量為1000μF時的測量時間為10S。若R1和R2采用1KΩ的電阻，則測量時間可縮短到1/10。
　　電路輸出U。外接計數(shù)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(gòu)成施密特觸發(fā)器。
當(dāng)LM709輸出高電平時，VT2飽和導(dǎo)通，VT2的C極電壓為0V。VT3、VT1都截止，+15V電源經(jīng)過R1、R2對Cx充電，LM741的輸出電壓逐漸下降。當(dāng)它降到0V時，施密特翻轉(zhuǎn)，輸出電壓變低電平（-15V)。此時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VT3、VT1獲得基極電流而導(dǎo)通，Cx經(jīng)過R2和-15V電源反向充電，LM741的輸出電壓逐漸升高。當(dāng)它升高到+5V時，施密特再次翻轉(zhuǎn)，輸出變高電平，完成一個周期。以上過程重復(fù)進行，就形成周期振蕩。