【48812】细小电容丈量方法介绍

来源:小九直播下载电脑版官网网址>    发布时间:2024-08-11 10:28:59 1次浏览

  由CMOS开关S1,将不知道电容Cx充电至Ve,再由第二个CMOS开关S2放电至电荷检测器。在一个信号充/放电周期内从Cx传输到检波器的电荷量Q=VeCx,在时钟脉冲操控下,充/放电进程以频率f=1/T重复进行,因此均匀电流Im=VeCxf,该电流被转化成电压并被滑润,最终给出一个直流输出电压 Vo=RfIm=RfVeCxf(Rf为检波器的反应电阻) 。

  充/放电电容丈量电路典型的比如为差动式直流充放电C/V转化电路,如图2所示。

  Cs1和Cs2别离为源极板和检测极板与地间的等效杂散电容(经过一系列剖析可知,它们不影响电容Cx的丈量)。S1-S4是CMOS开关,S1和S3同步,S2和S3同步,它们的通断受频率f的时钟信号操控,每个作业周期由充/放电组成。剖析可得电路输出为

  该电路的首要长处是能有效地按捺杂散电容,并且电路结构相对比较简单,本钱很低,经过软件补偿后电路稳定性较高,获取数据速度快。缺陷是电路采纳的是直流扩大,存在比较大的漂移;别的,充/放电是由CMOS开关操控,所以存在电荷注入问题。现在该电路已成功应用于6、8、12电极的ECT体系中。其典型分辩率可达3*10-15F。

  AC电桥电容丈量电路如图3所示,其原理是将被测电容在一个桥臂,可调的参阅阻抗放在相邻的一个桥臂,二桥臂别离接到频率相同/幅值相同的信号源上,调理参阅阻抗使桥路平衡,则被测桥臂中的阻抗与参加阻抗共轭持平。这种电路的首要长处是:精度高,适协作精细电容丈量,能做到高信噪比。

  图3电路的缺陷是无主动平衡办法,为此可采用图4所示的主动平衡AC电桥电容丈量电路。

  获得该电桥的主动平衡进程的过程为:确保电桥未加载时C=0,丈量电桥非平衡值并使用公式(3)计算出电桥输出为零时所需的反应信号Ve的值。从头丈量桥路的输出,若输出为零,则桥路平衡;若输出不为零,重复上述丈量过程,直至桥路输出为零,即桥路平衡停止。该电桥电容丈量电路原理上没考虑消除杂散电容影响的问题,为此采纳屏蔽电缆等杂乱办法,并且其作用也不一定抱负。经过试验测得其线性差错能到达1*10-13F。

  正弦信号Ui(t)对被测电容进行鼓励,鼓励电流流经由反应电阻Rf、反应电容Cf,和运放组成的检测器D转化成沟通电压 Uo(t):

  式(5)标明,输出电压值正比于被测电容值。为了能直接反映被测电容的改变量,现在常用的是带负反应回路的C/V转化电路。这种电路的特点是抗杂散性、分辨率可高达0.4*10-15F。

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