一種高精度、低成本的電容的測量方法

　　2 硬件設計

　　2.1 恒流源的設計

　　恒流源是整個(gè)測量系統模擬部分的重要組成部分，其穩定性直接決定了系統測量的精度。本設計中的兩個(gè)恒流源要求輸出電流相等，具體設計如圖3。

圖3 恒流源原理圖

　　由虛短虛斷可得：

　　故得：

　　設：

　　經(jīng)過(guò)運算可以得到：

　　因Vi是采用單片機AD轉換的標準電壓1.5 V，UL≤1.5 V，故n值、RL與Rs的比值，直接影響恒流源電流的輸出，只要保證UL小于1.5 V時(shí)，該電路輸出電流為恒定值，與負載電阻RL沒(méi)有關(guān)系。

　　2.2 放大電路的設計

　　放大電路采用以?xún)x表放大器INA128為核心的儀表放大器。該放大器在放大100倍時(shí)帶寬可達200 kHz，完全滿(mǎn)足了設計的要求。

　　C1和C2兩個(gè)電容由相應的恒流源在相同的時(shí)間內進(jìn)行充電，兩電容充電電壓差由INA128進(jìn)行放大，并送入單片機進(jìn)行采樣存儲。圖4為充放電標準信號與INA128放大后的結果。

圖4 標題信號與輸出放大