[發明專利]一種激勵截調式數控電容負載模擬電路

在審

• 申請號: 201711333573.6
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN107942275A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 汪浩源;陳文富;黃鶯
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司成都飛機設計研究所
• 主分類號: G01R35/00
• 分類號: G01R35/00
• 代理公司: 中國航空專利中心11008
• 代理人: 王迪

技術領域

本發明屬于電容測量領域。

背景技術

現今各種電容式傳感器得到了大量的使用，與之同時，對電容傳感器采集測量的設備也大量使用。為了測試電容測量設備，或者為了進行半實物試驗仿真，往往需要數控可調的電容傳感器模擬器來作為電容測量設備的負載。傳統的數控可調電容模擬設備使用的數控電容陣列的方式，由于電容類負載相對電阻、電壓具有更大的空間雜散電容、寄生電容等問題，使用分離器件構成的數控電容陣列往往具有較大的誤差，而使用集成電容陣列則可調范圍小、分辨率低，同時價格較昂貴。無論采用分離器件還是集成器件，其靈活性都比較低，難以模擬在噪聲、干擾情況下的反應，需要額外的設備來進行測量電路抗干擾或噪聲注入方面的測試和仿真。

發明內容

發明目的

本發明提供一種激勵截調式數控電容負載模擬電路，實現外部可變電容的模擬。

技術方案

一種激勵截調式數控電容負載模擬電路，包括：

數控激勵電壓調制器1、標準電容2；

所述數控激勵電壓調制器1輸入端與電容測量設備的輸出激勵電壓源連接，數控激勵電壓調制器1輸出端與標準電容2一端連接，標準電容2另一端與電容測量設備的輸入端連接。

所述數控激勵電壓調制器1為數控乘法器3，所述數控乘法器3輸入端與電容測量設備的輸出激勵電壓源連接，數控乘法器3控制端連接數控信號，數控乘法器3輸出端與標準電容2一端連接。

所述數控激勵電壓調制器1包括：模數轉換4、數字處理器5、數模轉換6；

模數轉換4輸入端與電容測量設備的輸出激勵電壓源連接，模數轉換4輸出端與數字處理器5輸入端連接，數字處理器5輸出端與數模轉換6輸入端連接，數模轉換6輸出端與標準電容2一端連接。

有益效果

本發明采用廉價且易于高精度實現的電壓數控方式和固定標準電容，代替了昂貴和難以高精度實現的數控可變電容方式，來實現對電容式傳感器信號的模擬，提高了電容模擬的精度、分辨率、變動范圍和靈活性，提高了設備的一致性，降低了成本。

附圖說明

圖1為典型橋式電容測量電路原理圖。

圖2為本發明一種激勵截調式數控電容負載模擬電路原理圖。

圖3為模擬式激勵截調式電容負載模擬器電路原理圖。

圖4為數字式激勵截調式電容負載模擬器電路原理圖。

具體實施方式

對電容信號的測量，一般都是采用電壓激勵的方式，將一定幅值和頻率ω的電壓施加在待測電容上，再通過后端的信號調理電路將反饋信號調理成可測量的電壓信號。

一個典型的AC橋測量電路如圖1所示：

其中測量電路輸出電壓與激勵電壓的關系為(式中j為虛數單位)：

當ωCxRx<<1,ωC_fR_f>>1時:

激勵電壓可以是正弦波，也可以是方波或者三角波，電路的輸出電壓

即當線阻Rx很小，參考電阻R_f很大時，輸出電壓Vo近似正比與待測電容Cx和激勵電壓Vi的乘積，測量電路認為自己的激勵電壓Vi和參考電容C_f是不變的，因此Vo的變化正比與Cx的變化。

在傳統的電容模擬電路中，要使測試電路得到不同的Vo從而得到不同的Cx，是真實的改變接入的Cx的大小，而實際上，測量電路感知的是Vo發生的變化，而Vo的變化實際上與Vi和Cx同時有關，因此改變加載到Cx上的激勵電壓Vi的大小，就可以改變輸出電壓Vo的大小，而只要讓測量電路認為自己的輸出Vi沒有變化，就可以讓測量電路認為是Cx發生了變化。

根據以上的原理，將以上電路改變為本發明技術方案：

如圖2所示，一種激勵截調式數控電容負載模擬電路，包括：

數控激勵電壓調制器1、標準電容2；

所述數控激勵電壓調制器1輸入端與電容測量設備的輸出激勵電壓源連接，數控激勵電壓調制器1輸出端與標準電容2一端連接，標準電容2另一端與電容測量設備的輸入端連接。

具體的，如圖3所示，所述數控激勵電壓調制器1為數控乘法器3，所述數控乘法器3輸入端與電容測量設備的輸出激勵電壓源連接，數控乘法器3控制端連接數控信號，數控乘法器3輸出端與標準電容2一端連接。