基于RISC-SOC微電容測量模塊的研制

　　2.2 電容測量電路

　　電容測量電路如圖4所示。DDS產(chǎn)生的正弦波是電壓范圍0-1.2V 的正弦波，即直流0.6V ，峰峰值1.2V的正弦波。首先被C1隔除直流分量，再被運放U3A放大10倍，變成正負對稱(chēng)，峰峰值12V的正弦波。DDS產(chǎn)生的正弦波還殘留有高頻分量，C2和R2構成低通濾波器，轉折頻率3KHz，保留激勵正弦波，濾除殘余高頻分量。放大后的正弦電壓加在被測電容Cx上，在此激勵之下流過(guò)Cx的電流被U3B轉換成電壓值。U3B輸出的是輸幅度正比于Cx的大小的正弦電壓，且與屏蔽引線(xiàn)長(cháng)度無(wú)關(guān)。C3用于進(jìn)一步濾除殘余高頻。U3C和U3D構成精密檢波電路，將U3B的輸出交流電壓轉化成直流電壓。運放的輸出端不能直接和4270內部的Sigma-Delta型ADC直接連接。需要在采樣前增加一RC濾波器。

　　3 引線(xiàn)電容抑制

　　由于導線(xiàn)本身具有電容，會(huì )對電容測量帶來(lái)干擾，所以要采取措施來(lái)降低或消除引線(xiàn)電容。如圖5所示，C y1,Cy2為引線(xiàn)等效電容。C y1在激勵源與地之間，和Cx并聯(lián)，由于激勵源很低阻抗，a,c間的電流對a、b間電壓幾乎沒(méi)有影響。因此C y1對測量不會(huì )造成影響。C y2在b點(diǎn)和地之間。b點(diǎn)用運放給出一個(gè)虛地，那么b、c 間無(wú)壓差。且b、c間分布電容C y2的容量相對較小(幾十pF)，阻抗較高，所以b,c間電壓幾乎為0，無(wú)電流通過(guò)。由此可知，C y1, Cy2都不會(huì )對測量帶來(lái)影響。圖中虛線(xiàn)為屏蔽層，電纜的屏蔽層則完全屏蔽了外干擾電場(chǎng)對測量的影響。

　　圖5 引線(xiàn)抑制電路