測量電路設(shè)計

1、HARBININSTmJTEOFTECHNOLOGY作業(yè)課程名稱：測量電路設(shè)計學(xué)生所在院（系）：材料學(xué)院學(xué)生所在專業(yè)：電子封裝技術(shù)學(xué)生姓名：胡佳偉學(xué)生學(xué)號：11429201022016年12月31日一種電容測量電路1引百電容傳感器廣泛的應(yīng)用于多種檢測系統(tǒng)中，用以測量諸如液位、壓力、位移、加速度等物理量，在某些場合，傳感電容的變化量往往僅有幾個或幾十個皮法人小，這就對電容測屋電路提出了更高的要求t4o目前用于解決測量小電容的方法主要有電荷轉(zhuǎn)移法和交流法，這兩種電路的基本測量原理是通過激勵信號連續(xù)對電容充放電，形成與被測電容成比例的電流或電圧信號，從而測屋出被測電容值。它們的共同缺點是脈動噪聲人，

2、需使用濾波器及考慮相位補償，電路結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，成本也較高p,3,這里設(shè)計了一種簡單的電容測量電路,對被測電容只進行一次充放電即可完成對電容的測量，且電路結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好。2測量原理在電子技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，頻率是一個最基本的參數(shù)，頻率與其他許多電參量的測量方案測屋結(jié)果都有十分密切的關(guān)系，而且，在電子測量中，頻率的測屋精確度是最高的，如果能將待測電容變換成與頻率有關(guān)的量如周期，則可人大提高測屋精度，我們基于這一思路來設(shè)計電容測量電路。測量電路原理如I、圖模擬開關(guān)單片機顯示器電流源Io與電容c通過電子開關(guān)K串聯(lián)構(gòu)成閉合回路，電容C的兩端連接到電壓比較器P的輸入端，測量過程如下:當(dāng)Ki閉合時，基準電壓給電

3、容充電至Uc=Us,然后Ki斷開，K?閉合，電容在電流源的作用下放電，單片機的內(nèi)部計數(shù)器同時開始工作，當(dāng)電流源對電容放電至Uc=O時，比較器翻轉(zhuǎn)，計數(shù)器結(jié)束計數(shù)，計數(shù)值與電容放電時間成正比，計數(shù)脈沖與放電時間關(guān)系如卜圖電容電壓Uc與放電電流Iq的關(guān)系為g=必Idt=Usc丿oc令Uc=O,則有l(wèi)otIqNTcc=UsUs上式中，N為計數(shù)器的讀數(shù)，Tc為計數(shù)脈沖的周期，它是一個常數(shù)，在Us和Io為定值時，C與N成正比3誤差分析電路測量誤差來自以下幾個方面：電流源的溫度漂移及噪聲誤差，當(dāng)壞境溫度變化范闈比較人時，電流源引起的誤差將影響測量結(jié)果，另外，電流源在電子開關(guān)接通瞬間，因電流不能突變也會引入

4、誤差。C2)過零比較器的重復(fù)性誤差。當(dāng)電容電壓下降到0伏左右時，比較器翻轉(zhuǎn)，如果每次翻轉(zhuǎn)電平相同，則在程序中可將它補償?shù)?，但實際應(yīng)用中總是有微小差別。適當(dāng)提高放電電容的初始電壓(即基準電壓Us)可有效降低它對測量結(jié)果的影響同。C3)單片機內(nèi)部計數(shù)器的士1誤差，這是所有數(shù)字化儀器的固有誤差，它引起的時間測量誤差為2，可忽略不計。4結(jié)論這種基于電壓-時間變換的電容測屋電路，采用了電子技術(shù)中準確度較高的時間測量原理，克服了傳統(tǒng)測屋中微弱信號電路中放人器的穩(wěn)定性不好，零點漂移人等缺點，且電路結(jié)構(gòu)簡單，測量精度和分辨力高。參考文獻1余生能，孫士平電容傳感器新型電容測量電路設(shè)計幾中國測試技術(shù),2005,31(5):4