用数字万用表测量电容(如何用数字万用表测量电容)

前不久，有网友称自己用数字万用表的电容档错误测量了稳压电源的输出电压，导致万用表电容档损坏。他想知道数字万用表的电容档是如何测量电容容量的。如果电容档因电压测量误差损坏，如何修复？在这里，我们将介绍数字万用表电容档测量电容的原理，以及因测量误差造成电压损坏的维修方法。

▲数字万用表电容档电路原理图

数字万用表的电容一般采用容抗法测量，其电路原理如上图所示。A1~A4是LM324内部的四个运算放大器。A4及其外围阻容元件组成文丘里桥式振荡器，可输出振荡频率为400Hz的正弦波信号。正弦波信号衰减A3，成为40mV左右的正弦波测量信号。运算放大器A1连接到具有反相输入的电压放大器，R1~R4和R6连接在A1的输出和输入之间作为其反馈电阻，其中R1~R4基于被测电容Cx是被测电容，其一端连接到A1的反相输入端，另一端连接到A3的输出端。因此，对于400Hz正弦波测量信号，电容Xc随容量不同而不同，A1的放大倍数为-(R/Xc)，其中R为A1的反馈电阻。显然，被测电容Cx越小，容抗Xc越大，A1的增益越低，其输出电压的幅值越小，从而实现C/U转换。运算放大器A2及其外围元件组成一个中心频率为400Hz的二阶有源带通滤波器，用来滤除各种杂波，只让400Hz的正弦波信号通过。

测量电容时，将被测电容Cx连接到上图中Cx的位置，通过A1将电容转换成交流电压信号，然后通过A2组成的有源带通滤波器滤除噪声信号，再通过万用表内部的AC-DC电路转换成DC电压送入万用表内部的模数转换器进行处理，然后读出被测电容Cx的容量。

SMD封装的1N4007二极管

在测量充电的电解电容器时，为了防止电容器损坏，一般在A1的输入端和A3的输出端连接四个保护二极管D1~D4。这样，在测量大容量电解电容器时，如果在电容器两端施加高电压，上述保护二极管就会导通(D1~D4因为测量电容器时交流电压只有40mV，所以通常都处于关断状态)，过高的电压会被箝位在0.7V左右，从而保护A1和A3不被高电压损坏。由于很多万用表电容采用芯片封装的1N4007或1N4148作为保护二极管，其额定工作电流较小(1N4007的最大电流为1A，1N4148的最大电流仅为150mA)。如果电容器被错误地用于测量高电压，大电流将流过保护二极管，这将烧坏甚至损坏运算放大器A1和A3。因此，在万用表的电容误测到高电压后，检查保护二极管D1。

▲ SOP-14封装的四路运算放大器LM324

数字万用表电容档使用的运算放大器一般是双运算放大器LM358、TL062或四运算放大器LM324。无论采用哪种运算放大器，如果保护二极管烧坏，可以先把断管拆下来，然后打开万用表电源，用电容档测一个电容。如果能正常测量，说明只有二极管损坏。只需更换好的二极管。如果电容无法测量，可以用另一个万用表的交流电压测量运算放大器A3，看其是否有40mV左右的交流电压输出。如果A3没有交流电压输出，很可能是A3损坏。如果A1损坏，测量电容时，A1将没有交流电压输出。如果运算放大器A1或A3损坏，必须更换整个运算放大器。