基于電容檢測芯片的電容檢測系統設計

4 精度測試與分析
進(jìn)行測試前，首先應對電路的初始輸出進(jìn)行校準。方法如下：將CSl、CS2設置為O，使用用高精度電壓表對MS3110芯片輸出電壓進(jìn)行測量，輸出為O．497 192 V，將式(1)中的VREF修正為0．497192 V。
在電路板CS2IN位置上焊接一個(gè)1．8 pF多層陶瓷電容，用于模擬外部電容式傳感器；芯片內部可調電容CS2由O逐步步進(jìn)到342 fF，以模擬傳感器電容的變化，步進(jìn)值為19 fF。具體寄存器參數設置如下：CSl設為O，為CF設9．728 pF，可調增益GAIN設置為2，V2P25設為2．25 V，其他參數均取手冊推薦值。通過(guò)實(shí)驗測得，當CS2取O時(shí)，測量值為1．960 021 pF。與電容標稱(chēng)值的差異主要是由電容本身容差與電路的分步電容引起的。由式(1)可得：
CS2=(Vout-VREF)CF／(GAIN×V2P25×1．14) (2)
代入具體數值可得：
CS2=(Vout-0．497 192)×9．728／5．13 (3)
其中，Vout=(A／D采樣值／4 095)×2．25。精度測試實(shí)驗結果如表1所列(實(shí)測容值為10次測量的均值)。

測試結果表明，該電容式傳感器檢測系統具有較高的檢測精度，平均誤差僅為0．879 fF，最大絕對誤差小于1．6 fF。由于MSP430F149集成的A／D轉換器為12位，當CF取9．728 pF時(shí)，系統對電容的分辨率只有1．042fF?？梢?jiàn)，A／D轉換器的分辨率是制約檢測精度的重要因素。在對系統進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，可考慮采用更高位數的A／D轉換器。

結語(yǔ)
本文基于電容檢測芯片MS3110設計了一款電容式傳感器檢測系統，給出了設計要點(diǎn)和需要注意的問(wèn)題。該系統具有較高的測試精度，可用于電容式傳感器檢測與研發(fā)。