这里介绍一台电容测量仪，它的电路中使用了一片TTL双与非门集成电路和一只晶体管。用此仪器可测量几微微法到1微法的电容器容量。测量范围分为100P、1000P、0.01μF、0.1μF和1μF五档，电容量大小可从表盘上直接读出，使用很方便。
这个仪器还能输出频率可调的矩形波，作为脉冲信号发生器使用。
电路原理
我们知道，交流电通过电容器时会受到一定的阻碍作用，我们称它为电容器的容抗。容抗大小用公式表示时:X\(_{C}\)=\(\frac{1}{2πfC}\)
在图1电路中，电流的大小与电压U成正比，与容抗X\(_{C}\)成反比。也就是I=\(\frac{U}{X}\)C=2πUfC从式子中可以看出，当电源的电压与频率大小一定时，电路中的电流强度与电容器的容量成正比。这个公式虽然是在电源为正弦交流电的情况下导出的，但实际上只要电压波形的形状不变，那么，这个正比关系总是成立的，只不过比例系数不同。
本文介绍的电容测试仪电路就是根据这个原理设计的。它的原理见图2。仪器的主要部分是一个脉冲发生器，用来作交流电源，通过实验证明，对它的要求是: ①输出电压的频率要在较宽范围内连续可调。②输出电压的波形要求上、下对称。③输出电压的大小应保持恒定。
C\(_{0}\)是容量已知的标准电容，开关K2扳向①点时，把它接在电路中。当通过C\(_{0}\)的电流频率变高时，通过微安表的电流也增大。我们调节脉冲发生器的输出频率，使微安表指针偏转达到满度，将这个读数记作I0。然后，把开关K\(_{2}\)扳到接点②，保持脉冲发生器频率不变，将未知容量的电容器CX接入电路，这时微安表上读数记为i\(_{c}\)。
根据前面分析可知：
设计时适当选取C\(_{0}\)容量与I0数值，使计算简化，C\(_{X}\)容量的大小就能在微安表的表盘上直接读出来。例如：选标准电容为1000微微法，微安表满度电流即i0为100微安。若测量C\(_{x}\)时指针指在82微安处，则Cx容量即为820微微法。
仪器中的脉冲发生器电路是由三个反相器以及电阻、电容组成的环形多谐振荡器，如图3所示。此环形振荡器输出的是矩形波，电路振荡频率由电容C和电位器W的大小来调节。
元件选择
图4是电容测试仪的电路图。
环形振荡器中的反相器1、2由一片TTL双与非门集成电路7MY23担任，而用一只晶体管3DG6组成反相器3。我使用的7MY23集成块的逻辑图及管脚排列图见图3b。它是逆时针方式排列的。11脚接电源，4脚接地。
振荡器的频率由电容C\(_{1}\)～C5及电位器W控制。微调电阻R\(_{1}\)的大小对输出波形有影响，其阻值在调整中确定。二极管D1起改善波形的作用。
此仪器使用时，电容C\(_{6}\)～C10是作为测量标准的，要选容量准确、稳定的优质品，如云母、涤纶电容。其中G\(_{1}\)0最好用钽电容，若用普通铝电解电容器误差较大。
表头G是一只直流微安表，它与二极管D\(_{2}\)并联组成一个脉冲电流表。由电路图可以看出，由于微安表表头有一定的内阻，故流过微安表的电流应由电容容抗和微安表内阻联合决定。因此，只有当表头内阻远比电容容抗小时，才能符合电流大小与电容容量大小成正比的关系。所以，脉冲发生器的频率与电容容量应适当配合。文中表头满度是100μA，这时读数比较方便。实际制作中，灵敏度为50～300μA的表头都可以用，但应相应地调整脉冲振荡器的频率。
开关K\(_{1}\)是旋转式双刀五掷开关，用来选择仪器测量范围。为配合表头刻度读数，开关K1安装时在面板上标出不同倍率，分成×1、×10、×100、×1000、×10000五档。
CZ\(_{1}\)是电源插口，CZ2是振荡器脉冲信号输出插口。D\(_{3}\)是作为电源指示灯的发光二极管，也可以省去或改用普通指示灯泡。
图5是仪器的印刷电路板。集成电路管脚间距离较小，绘制时要注意位置准确。由于不同表头的大小形状差别很大，因此装表头的孔要按实际情况确定。制作时，线路板上不钻接线孔，零件直接焊在铜箔一侧，线路板的背面就是仪器的面板。
在焊集成电路块前，先用小镊子将其管脚引线弯成一定的形状，见图6所示。管脚弯曲部分要有一定弧度，并避免多次弯折。焊接时要使用小功率（25W以下）电烙铁，焊接时间也不能过长。集成电路管脚上已经镀金，切勿再用小刀去刮，焊接时也不要用有腐蚀性的焊油，一般用松香作焊剂效果很好。
全部零件安装完毕后，装进一只长方形塑料盒里。图7是仪器的尺寸大小和面板图。
调整和使用
仪器装好后，检查零件焊接无误，就可以接通电源进行调整。本仪器需要的电源电压是直流5伏，允许偏离±10％使用，也就是在4.5～5.5伏之间。实际使用时可以用电压可调的稳压电源或用四节半旧的电池串联。
仪器的调整分两步进行：第一步是保证各档的标准电容接入时，表头指针都能满度偏转。将开关K\(_{2}\)扳到“校准”位置，K1依次投向C\(_{6}\)～C10对应的各档。这时调节W改变振荡频率，应能使电表读数恰为100微安。若在某一档，单依靠调节W不能使表头读数恰为满度，就要改变对应的那只电容器容量。在指针偏转不足时，应将电容换小，反之，则应将电容增大，使电流频率降低。调整1μF（×10000）档时，由于电流频率很低，指针会有一些抖动，这是正常现象，并不影响使用。
第二步解决波形对称问题。前面说过，当电流正负半周波形对称时，电容器中通过的电流强度与电容量大小成正比。这就要求振荡器产生的脉冲宽度应等于间隔时间（见图8a），否则电表读数就不再与容量大小对应，造成很大测量误差。调整时最好能用示波器观察，在振荡器波形异常时，只要适当调整R\(_{1}\)的大小即能校正。
在没有示波器时，可以将仪器拨到0.01μF（×100）档，调节W使指针满度（100μA） ，然后找一只容量准确的3300pF电容，接在C\(_{x}\)位置进行校测，若指针不能指在33μA处，说明振荡波形不对，可调整R1使指针转到该处，再换一只准确的6800微微法电容校测，看看指针是否指在68微安处。这样反复调整R\(_{1}\)的阻值，通过观察表头读数进行校正，只要一档里这样三个点读数校准，其他档一般不必再校。R1大小调好后，最好换成大小相等的固定电阻。
使用时，将待测电容器接在C\(_{x}\)接线柱上。估计待测电容大小，把K3拨到相应倍率档位上，把K\(_{2}\)扳到“校正”，然后扳K3，接通电源，调节W旋钮使表头指针读数为满度100微安。再把K\(_{2}\)扳到“测量”，将这时表头指针读数乘以K1档的倍率，就是待测电容的微微法数。要注意测量时人手不要触及电容接线柱。每次变换量程都要重新校正。(陈鹏飞)