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关键字：电容计 CMOS RS触发器 计数器
本设计实例介绍的是一种简单的双芯片CMOS电路，它可将100pF~1μF范围内的多个电容器整理至20个容器内，并使用10个LED指示灯来显示取值范围。该电路高效节能，使用两节CR2032电池即可运行。此外，该电路还可内置于手持探测器中。
电路(图1)的核心器件是使用4093与非门的RS触发器以及晶体管Q1和Q2，Q1和Q2分别对参考电容和测试电容放电。参考电容(CREF)和测试电容(CX)从0伏开始充电，然后复位脉冲施加至Q1和Q2的基极。根据电容及其各自串联电阻的数值，CX或CREF中的一方会先于另一方到达门电路的VT；由此对RS触发器的输出进行置位或复位。输出以这种方式连接在一起，若CREF早于CX到达VT，一个时钟脉冲就会被施加至CD4017计数器。这样一来，CD4017计数器的输出(Q0~Q9)就会通过10个不同的串联电阻值(R0~R9)之一对CREF进行充电。
图1：电容计原理图。4011与非门可能表现出一些滞后现象，推荐使用4093与非门。
（点击查看大图）
使用单个4093施密特与非门即可得到电路工作的主时钟。4017十进制译码计数器对该时钟进行计数，在通过不同的值为CREF充电的同时，触发器对CX和CREF的电压斜升进行比较。若CX先于CREF到达VT，则4017不进行计时，相应的LED指示灯开始无限闪烁。按下复位开关再次读数，将4017复位，并选择最小电阻值R0。电路有两个范围，分别覆盖100pF~10nF和10nF~1μF，每个范围又划分成10段。范围由单刀双掷（SPDT）开关选取，该开关连接至100pF或10nF的CREF。
LED指示灯呈特定闪烁状态，表明测试电容的值位于和临近较低LED之间的范围内。晶体管Q3负责在主时钟适当的相位内为LED供电。10个LED的阳极连接至CD4017的输出(Q0~Q9)。由于充电电流误差较小(主要由所有二极管的反向导通所提供)，较小的充电电阻可能会使读值更可靠。可对R0~R9进行适当的调整，并对主时钟频率进行反向调整。图2为使用了胶棒管的手持探测器的构造实例。
图2：使用胶棒管的手持探测器的构造。
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