电 容 测 量 仪 的 设 计
金爱华
(辽宁省本溪广播电视大学 本溪 117000)
摘 要 提出了利用双斜率积分原理实现电容 — 周期变换, 进而求出被测电容值的新
方案
气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载
,
着重讨论了电容 — 周期变换原理。
关键词 双斜率积分 模拟开关 运算放大器
电容 — 周期变换是电容数字化测量技术的核
心环节。本文提出的利用电容 — 周期变换求出被
测电容的方案基于双斜率积分原理, 其组成电路简
单、准确度高, 同时具有很强的抗共模干扰性能。该
测量电路较容易组成数字电容
表
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。
采用双斜率积分原理的测量电路如图 1 所示。
假定被测电容C x 两端初始电压等于零, A 1、A 2 为理
想的运算放大器, 则可画出A 1、A 2 输出电压的波
形, 如图 2 所示。
图 1 电容测量电路图
图 2 积分器及比较器输出波形
根据图 2 所示波形, 我们可作如下
分析
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: 当模
拟开关S 断开时, 被测电容对 E 2 进行积分, 这一积
分过程为定值积分过程, 将一直积分到使A 1 输出
U A 1= E 1 为止。设此定值积分阶段积分时间为 T 1, 则
其关系式为:
U A 1 = - 1R 2C x∫
T 1
0
E 2d t = - E 2T 1R 2C x = E 1 (1)
整理可得 T 1 = - E 1R 2C xE 2 (2)
T 1 阶段结束后, 比较器A 2 翻转, 其输出跳变为
低电平, 经反相器F 后控制模拟开关S 闭合, 使负电
压 E 2 接入积分回路。由于 E 1R 1 >
E 2
R 2
, 故通过 C x
的积分电流极性将发生变化, 使得积分器朝相反方
向积分, 这时其输出电压U A 1 将从 E 1 值经过一段时
间后被积分至 0 V。设这段反向积分时间为 T 2, 则
有关系式:
E 1 -
1
C x∫
T 2
0
(E 2
R 2
+
E 1
R 1
) d t = 0 (3)
整理可得:
T 2 =
E 1R 1R 2C x
R 1E 2 + R 2E 1
(4)
设比较器输出电压信号周期为 T , 则由 (2)、
(4) 两式得:
T = T 1 + T 2 = -
E 1R 2C x
E 2 +
E 1R 1R 2C x
R 1E 2 + R 2E 1
(5)
或
C x = -
E 2 (R 1E 2 + R 2E 1) T
E 21R 22
(6)
将 (5) 式取微分, 得到
dT = dT 1 + dT 2
= (- E 1R 2E 2 +
E 1R 1R 2
R 1E 2 + R 2E 1
) õ dC x (7)
或
S = dT ödC x = - E 1R 2E 2 + E 1R 1R 2R 1E 2 + R 2E 1 (8)
(下转第 24 页)
12第 2 期 金爱华: 电容测量仪的
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
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施。如: 在印刷电路板设计、元件安装位置与方向,
系统整个电路的布局、接线的布置等方面都要有利
于减少开关电源的噪声。随着人们对开关电源抗噪
声技术的提高, 这种电源将会得到更广泛的应用。
(a) 一点接地的串联接法 (b) 一点接地的并联方式 (c) 多点接地
图 3 接地方式
参 考 文 献
1 吴本炎 1 电子电路的电磁兼容性 1 北京: 人民邮电出版社, 1982
2 张惠等 1 电源大全 1 成都: 西南交通大学出版, 1993
3 谢嘉奎 1 电子线路 1 北京: 高等教育出版社, 2000
Con trolled Techn ique for the Sw itch Power No ise
L i T ingjun L in Xueyuan Zhou W en song Xu Kew en
Abstract T h is paper p resen ts severa l m ethods of elim ina t ing no ise by analysing the k inds and
m echan ism s of sw itch pow er no ise1
Key words Jamm ing in ten sity, P ike no ise, Fo rw ard direct ion b ru it
作者简介 李廷军 副教授, 硕士生导师, 研究方向为 通信与信息处理, 已发表论文 20 余篇。
林雪原 讲师, 硕士, 研究方向为 通信与信息处理, 已发表论文 10 余篇。
(上接第 21 页)
式中, S 为测量动态电容时该电路的灵敏度。
由以上推导过程可得到下述结论:
(1) 比较器输出电压信号周期 T 和被测电容C x
成正比, 由频率计测出周期 T 的值, 从而求出电容
C 的值。
(2) 比较器输出电压信号周期的变化量 dT 和
被测电容变化量 dC x 之比等于常数。也就是说本电
路可通过测量输出信号周期及周期变化量的方法间
接测量静态电容及动态电容, 并具有较高的灵敏度
和线性度。
(3) 由于双斜率积分具有时域平均作用, 故此
电路对于共模干扰信号有很强的抑制能力, 使测量
稳定性大为增强。
参 考 文 献
1 [美 ] J 1 米尔曼 1 微电子学: 数字和模拟电路及
系统 1 清华大学电子学教研组译 1 北京: 人民教
育出版社, 1982
2 赵保经主编 1 中国集成电路大全 1 北京: 国防工
业出版社, 1985
3 杨素行 1 电模拟电子电路 1 北京: 中央广播电视
大学出版社, 1994
42 现 代 电 子 技 术 2001 年
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