[發明專利]電流傳感器電容測量電路

無效

• 申請號: 201110372164.3
• 申請日: 2011-11-22
• 公開（公告）號: CN102435864A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 馬進
• 申請（專利權）人: 常熟市董浜鎮華進電器廠
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 蘇州廣正知識產權代理有限公司 32234
• 代理人: 張利強

技術領域

本發明涉及一種電流傳感器電容測量電路，特別是涉及一種解決了電子開關的電荷注入效應的電流傳感器電容測量電路。

背景技術

電容傳感器廣泛應用于多種檢測系統中，用以測量注入液位、壓力、位移、加速度等物理量。在某些場合，例如電容層析成像系統中，傳感電容的變化量小至fF級，這就對電容測量電路提出了更高的要求。

目前，用于解決測量微弱電容的方法主要有電荷轉移法和交流法。這兩種電路的基本測量原理是通過激勵信號連續對被測電容進行充放電，形成與被測電容成比例的電流或電壓信號，從而測量出被測電容值。但是由于連續充放電測量信號中具有脈動噪聲，需要先進行濾波除去其中的脈動成分，但濾波器的引入卻成為提高數據采集速度的一個瓶頸。另外電荷轉移法是利用電子開關網絡控制電路的充放電，電子開關的電荷注入效應對測量結果的影響還難以完全消除；交流法需要考慮相位補償，電路結構復雜，成本也較高。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供一種電流傳感器電容測量電路，能夠大幅度提高數據采集系統的數據采集速度，而且很好的解決了電子開關的電荷注入效應對測量精度的影響問題，具有較高的分辨率、電路結構簡單、成本低廉的優點。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種電流傳感器電容測量電路，包括：第一開關、第二開關、第一電容、電荷放大電路、第一采樣保持器、第二采樣保持器和儀表放大器，所述電荷放大電路包括：第一運算放大器、第二電容和第三開關，所述第一運算放大器反相輸入端接第一電容，輸出端與并聯的第一、第二采樣保持器相連，所述儀表放大器同相輸入端接第一采樣保持器輸出端，反相輸入端接第二采樣保持器輸出端，所述第一開關與第二開關并聯接于第一電容左側端，所述第三開關與第二電容并聯接于第一運算放大器的反相輸入端和輸出端，所述第一、第二和第三開關的控制時序不同。

在本發明一個較佳實施例中，所述第一電容的左側極板為激勵電極，右側極板為檢測電極，所述左側極板、右側極板分別與并聯第三、第四電容相連并接于地。

????在本發明一個較佳實施例中，所述第一采樣保持器包括：第四開關、第五電容和第二運算放大器，所述第四開關與第五電容并聯接入第二運算放大器輸入端。

???在本發明一個較佳實施例中，所述第二采樣保持器包括：第五開關、第六電容和第三運算放大器，所述第五開關與第六電容并聯接入第三運算放大器輸入端。

????在本發明一個較佳實施例中，所述第一運算放大器為差動式結構。

本發明的有益效果是：本發明電流傳感器電容測量電路中，對各開關的控制時序進行了合理的設計，較好的解決了電子開關的電荷注入效應，提高了測量精度，使電路獲得較好的分辨率。

附圖說明

圖1是本發明電流傳感器電容測量電路原理示意圖；

圖2是本發明電流傳感器電容測量電路中各控制開關時序示意圖；

附圖中各部件的標記如下：1、電荷放大電路??2、第一采樣保持器??3、第二采樣保持器??4、儀表放大器。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。

請參閱圖1，本發明實施例包括：開關S1、開關S2、電容Cx、電荷放大電路1、采樣保持器2、采樣保持器3和儀表放大器4。開關S1一端接激勵電壓源，另一端接電容Cx并與開關S2并聯接地，電容Cx的左側極板和右側極板分別接電容Cas和電容Cbs，電容Cas和電容Cbs并聯接地，電容Cas和電容Cbs分別表示電容Cx的左、右側極板所有雜散電容的等效電容，電容Cas由電壓激勵源Vin驅動，它的存在對流過電容Cx的電流無影響，電容Cbs在電路工作過程中始終處于虛地狀態，電容Cbs的兩端無電壓差，因而它也對電容Cx無影響，因此整個電路對雜散電容的存在不敏感，具有較強的抗雜散電容的性能。