[發(fā)明專利]可自動補償寄生電容的電容測量電路及其使用方法和應用有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011297661.7 | 申請日： | 2020-11-18 |
| 公開（公告）號： | CN112666400B | 公開（公告）日： | 2023-06-30 |
| 發(fā)明（設計）人： | 李運甲;竇偉滔 | 申請（專利權）人： | 西安交通大學 |
| 主分類號： | G01R27/26 | 分類號： | G01R27/26 |
| 代理公司： | 西安通大專利代理有限責任公司 61200 | 代理人： | 安彥彥 |
| 地址： | 710049 *** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 自動 補償 寄生 電容 測量 電路 及其 使用方法 應用 | ||
1.一種可自動補償寄生電容的電容測量電路，其特征在于，包括：可編程電容器CT、參考電容C0、儀表放大器、調理電路、模擬數字轉換芯片、單片機系統(tǒng)、比例微分積分控制器和顯示器；
可編程電容器CT的一端與參考電容C0的一端相連接，用于輸入激勵信號；可編程電容器CT的另一端與儀表放大器的正向輸入端VI+或反向輸入端VI-相連接，參考電容C0的另一端與儀表放大器的反向輸入端VI-或正向輸入端VI+相連接；其中，可編程電容器CT用于并聯被測電容Cx；
儀表放大器的輸出端經調理電路與模擬數字轉換芯片的輸入端相連接；其中，所述調理電路用于將接收的電容信號轉換為直流電壓信號輸出；所述模擬數字轉換芯片用于將接收的直流電壓信號轉換為數字信號進行輸出；
模擬數字轉換芯片的輸出端與單片機系統(tǒng)的輸入端相連接；單片機系統(tǒng)的輸出端與顯示器相連接；單片機系統(tǒng)的輸出端經比例微分積分控制器與可編程電容器CT相連接；其中，所述單片機系統(tǒng)用于根據接收的數字信號進行計算并輸出被測電容的容值。
2.根據權利要求1所述的一種可自動補償寄生電容的電容測量電路，其特征在于，還包括：信號發(fā)生芯片，用于發(fā)出作為激勵信號的交流信號。
3.根據權利要求2所述的一種可自動補償寄生電容的電容測量電路，其特征在于，還包括：第一放大器，用于增大激勵信號。
4.根據權利要求1所述的一種可自動補償寄生電容的電容測量電路，其特征在于，所述調理電路包括：
移相器，用于將輸入的激勵信號相移一個固定的角度使儀表放大器輸出與移相器輸出的相位相差0°或者180°；其中，激勵信號為正弦信號；
乘法器，用于將儀表放大器輸出與移相器輸出作為輸入信號并做乘法運算，將獲得的結果輸出；
第一濾波器，用于將乘法器輸出結果中的交流分量濾除，剩下直流分量作為輸出信號；
第二放大器，用于將第一濾波器的輸出信號進行放大，獲得放大后的信號；
第二濾波器，用于對第二放大器放大后的信號進行濾波，獲取直流電壓信號。
5.根據權利要求4所述的一種可自動補償寄生電容的電容測量電路，其特征在于，初始激勵信號S1為正弦波A*sin(wt+0)，則：
VI+＝S1*jw*R1(CT+Cx)/(1+jw*R1(CT+Cx))；
VI-＝S1*jw*R4*C0/(1+jw*R4*C0)；
式中，VI+為儀表放大器的同相輸入端的電壓值，VI-為儀表放大器的反相輸入端的電壓值，j為虛數，w為角速度，w與頻率f的關系是w＝2пf，R4＝R1為濾波電阻為輸入偏置電流提供返回路徑回路，CT為可編程電容容值，Cx為被測傳感器容值，C0為參考電容容值。
6.根據權利要求5所述的一種可自動補償寄生電容的電容測量電路，其特征在于，
VI+＝S1*jw*R4(CT+Cx)；
VI-＝S1*jw*R4*C0。
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