电容和电感都是构成电路的最基本元件，测量电容和电感可以用伏安计法、电桥法、谐振法等多种方法。本文介绍的测量仪采用交流电桥法，具有测量范围较宽、精度较高、使用方便的特点，其技术性能如下：
①电容测量范围：5pF～100μF，共分7档量程。
②电感测量范围：5μH～100H，共分7档量程。
③测量误差：±5％。
一、电路原理
图1是电容电感测量仪电路图，图2是其方框图。被测元件阻抗Z\(_{x}\)与已知元件阻抗ZA、Z\(_{B}\)、ZC构成电桥的四个臂，电桥的一组对角线A、B间接交流信号源，另一组对角线C、D间接平衡指示器。当Z\(_{x}\)Zc=Z\(_{A}\)ZB时，电桥平衡，C、D间电位差为零。由于Z\(_{A}\)、ZB、Z\(_{C}\)已知，所以Zx=\(\frac{Z}{_{A}}\)ZBZ\(_{C}\)。
1．测量电容
测量电容采用惠斯顿电桥（图3），C\(_{x}\)为被测电容，Co为标准电容，R\(_{A}\)、RB为标准电阻。电桥平衡条件为C\(_{X}\)RA=C\(_{0}\)RB，所以当电桥平衡时，C\(_{x}\)=C0R\(_{B}\)RA。
2．测量电感
测量电感采用马克斯韦电桥（图4），L\(_{X}\)为被测电感，C0为标准电容，R\(_{A}\)、RB为标准电阻。电桥平衡条件为L\(_{x}\)／C0=R\(_{A}\)RB，所以当电桥平衡时，L\(_{X}\)=C0R\(_{A}\)RB。
严格地讲，由于电容和电感都存在一定的损耗电阻，要使电桥完全平衡，还必须使损耗电阻也满足平衡条件。为了简化电路、方便使用，本测量仪将其忽略，亦完全可以满足业余测量对精度的要求。
3．信号源与平衡指示器
集成运放IC1－1等构成文氏桥振荡器，产生1.6kHz的正弦波作为测量电桥的信号源。IC1－2为缓冲放大器，以隔离电桥电路对振荡器的影响。IC2-1和IC2－2构成两极放大器，将电桥C、D间检测到的信号进行放大，总增益68dB（2500倍），使测量仪具有很高的检测灵敏度，易于调节电桥平衡，提高测量精度。放大器输出接压电陶瓷蜂鸣片HA，作为电桥平衡指示，电桥完全平衡时，蜂鸣片无声。
信号源输出经变压器T1耦合至电桥A、B间，电桥C、D间的检测信号经变压器T2耦合至平衡指示器，这样信号源与平衡指示器便可以有公共接地点，以便用一组直流电源供电。
图1中，R10～R16即是图3（或图4）中的R\(_{A}\)、R17+RP即为RB，C5即为C\(_{0}\)，它们与被测电容（或电感）Zx共同构成电桥的四个臂，通过测量选择开关S2完成惠斯顿电桥与马克斯韦电桥的转换，实现电容测量或电感测量。S1是量程选择开关，其各档位相应的量程列于表1。RP为读数电位器。
表1
S1档位 测C 测L
1 100μ 0.1mH
2 10μ 1mH
3 1μ 10mH
4 0.1μ 100mH
5 0.01μ 1H
6 1000P 10H
7 100P 100H
二、元器件选择
电桥桥臂元件直接关系到测量精度，必须认真挑选：标准电容C5采用聚酯或聚丙烯电容，容量必须准确；分档标准电阻R10～R16以及R17采用金属膜电阻，阻值也必须准确；读数电位器RP采用线性线绕电位器，以上元件可用万用电桥或数字万用表检测挑选。
IC1、IC2选用LM158或LM358双运放集成块。VD1、VD2选用2CP系列或IN4000系列硅二极管。T1、T2采用晶体管收音机用输入变压器，次级中间抽头悬空不用，接法按图1所示。T1、T2也可用小型铁芯自行绕制，初次级各用Ф0.08mm的漆包线绕1000圈即可。HA是压电陶瓷蜂鸣片，使用时应装上助声腔。B也可以采用微型扬声器或讯响器。S1选用单刀7掷旋转式波段开关；S2、S3均选用双刀双掷开关。其余元器件无特殊要求。
三、制作与调试
图5（a）、（b）分别是信号源部分和平衡指示器部分的印刷电路板。测量选择开关S2、量程开关S1、读数电位器RP以及被测元件接线柱固定在测量仪面板上，电桥元件直接焊在上述开关或电位器的引脚上（图6），接线力求短而直。测量仪内部结构可参见图7，信号源电路板和平衡指示器电路板分置左、右两侧，电池盒置于下方。整个平衡指示器电路板应置于屏蔽罩内，以防干扰造成测量误差。屏蔽罩可用薄铜皮或铁皮制做，屏蔽罩应接地。
测量仪面板如图8所示。读数刻度按以下方法绘制：先断开R17与S2的连接点，测量R17＋RP的总阻值，转动RP旋钮改变总阻值，按表2所示在11个规定阻值处标出相应刻度，然后再将0.1～0.2～……～1.0每段等分10小格，将0.05～0.1段等分5小格。测量R17＋RP的总阻值应用万用电桥或数字万用表，力求准确，否则会造成测量仪误差过大。读数刻度绘制好后，将R17与S2重新连接好。
表2
R17+RP
总阻值(Ω) 刻度数
50 0.05
100 0.1
200 0.2
300 0.3
400 0.4
500 0.5
600 0.6
700 0.7
800 0.8
900 0.9
1000 1.0
整机组装完毕，对照图1检查无误后，便可进行调试。先用一个51k电位器取代R3，然后接通电源，调节该电位器使文氏桥振荡器起振，这时可听到1.6kHz的音频声，有条件时可用示波器观察IC1①脚的输出波形，应为正弦波，如波形已削顶或已成方波，则增加电位器阻值。调试完毕后用相同阻值的固定电阻焊入R3位置即可。其它部分无需调试。
四、使用方法
将被测电容或电感接入Z\(_{x}\)接线柱，测量选择开关置于相应位置，量程开关置于适当档位，然后打开电源开关，即可听到1.6kHz的音频声。缓慢转动读数旋钮找到无声或声音最小的一点（电桥平衡），这时量程档位与读数旋钮所指示数值的乘积即是被测元件的值。例如测量某电容，测量选择开关置“C”位，量程开关置于“10μF”档，转动读数旋钮至“0.47”位时，声音最小，则该被测电容的值=10μF×0.47=4.7μF。（莫恩）