[發(fā)明專利]一種通過電容交流充放電測量電容值的電路及方法

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• 申請日: 2018-11-22
• 公開（公告）號: CN109342827A
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃涌;陳清;楊細(xì)芳;付強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南恩智測控技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 長沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 黃藝平

本發(fā)明公開了一種通過電容交流充放電測量電容值的電路及方法，其包括恒壓電源、單刀雙擲開關(guān)SW、待測量電容CX、IV轉(zhuǎn)換電路、RC濾波電路、ADC采集模塊和MCU，其中恒壓電源連接至單刀雙擲開關(guān)SW的一端；待測量電容CX的上極板連接至單刀雙擲開關(guān)SW的另一端，下極板連接至二極管D1、D2，二極管D2的輸出端接地，二極管D1的輸出端連接至IV轉(zhuǎn)換電路；IV轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接至RC濾波電路，用于將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；RC濾波電路的輸出端經(jīng)由ADC采集模塊連接至MCU。通過本發(fā)明的電路及方法，能夠通過電容交流充放電測量電容值，電路結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)容易，解決電容測量設(shè)備的體積較大，電路和軟件較為復(fù)雜，成本較高的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電路領(lǐng)域，具體來說，涉及一種通過電容交流充放電測量電容值的電路及方法。

背景技術(shù)

電容作為電子電路中一種必不可少的元器件，廣泛應(yīng)用于電路中的耦合、調(diào)諧、旁路、隔直通交等場景。在日常的電路設(shè)計中，要使用電容則通常需要對電容值進(jìn)行測量。目前較為常用的測量方法是通過自制一個正弦波發(fā)生器激勵被測電容，然后測量電容兩端的電壓和電流的相位、幅值等等，還原電壓和電流的波形，代入傅里葉變換后可計算出電容值。然而，此方法較為復(fù)雜，需要做一個波形發(fā)生器，一套高速高精度的電壓和電流采集電路，高性能的CPU做傅里葉運(yùn)算，其方案復(fù)雜，成本較高。

目前有很多電容測試的應(yīng)用場合，而對于測量設(shè)備的體積，成本的要求也是越來越高。且現(xiàn)有的常規(guī)方法無論是電路的復(fù)雜程度還是軟件的復(fù)雜程度都大很多。

針對相關(guān)技術(shù)中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

針對相關(guān)技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種通過電容交流充放電測量電容值的電路，能夠利用較為簡單的電路測量出電容的容值，解決電容測量設(shè)備的體積較大，電路和軟件較為復(fù)雜，成本較高的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種通過電容交流充放電測量電容值的電路，其特征在于，包括恒壓電源、單刀雙擲開關(guān)SW、待測量電容CX、IV轉(zhuǎn)換電路、RC濾波電路、ADC采集模塊和MCU，其中所述恒壓電源連接至所述單刀雙擲開關(guān)SW的一端；所述待測量電容CX的上極板連接至所述單刀雙擲開關(guān)SW的另一端，下極板連接至二極管D1、D2，所述二極管D2的輸出端接地，所述二極管D1的輸出端連接至所述IV轉(zhuǎn)換電路；所述IV轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接至所述RC濾波電路，用于將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；所述RC濾波電路的輸出端經(jīng)由所述ADC采集模塊連接至所述MCU。

進(jìn)一步地，所述恒壓電源包括一個正10V恒壓源和一個負(fù)10V恒壓源。

進(jìn)一步地，所述IV轉(zhuǎn)換電路由參考電阻Ref和運(yùn)算放大器OP組成，其中參考電阻Ref的一端連接至所述運(yùn)算放大器OP的反向輸入端，參考電阻Ref的另一端連接至所述運(yùn)算放大器OP的輸出端，所述運(yùn)算放大器OP的同向輸入端接地。

進(jìn)一步地，所述RC濾波電路由一個電阻R和一個電容C組成，其中所述電阻R的一端連接至所述運(yùn)算放大器OP的輸出端，另一端連接至所述電容C的上極板和所述ADC采集模塊，所述電容C的下極板接地。

進(jìn)一步地，所述電路還包括顯示模塊和通信模塊，所述MCU連接至顯示模塊和通信模塊。

利用上述電路，本發(fā)明還提供了一種通過電容交流充放電測量電容值的方法，包括以下步驟：

S1、所述恒壓電源通過所述單刀雙擲開關(guān)SW產(chǎn)生一個正負(fù)10V不停翻轉(zhuǎn)的激勵電壓；

S2、將所述激勵電壓施加到待測量電容CX上，產(chǎn)生正負(fù)翻轉(zhuǎn)的電流；

S3、所述電流經(jīng)由所述IV轉(zhuǎn)換電路、所述RC濾波電路，將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號并進(jìn)行低通濾波，得到直流電壓信號Uadc；