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，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(gòu)成低通濾波器，轉(zhuǎn)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Cx的電流被U3B轉(zhuǎn)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，且與屏蔽引線長度無關。C3用于進一步濾除殘余高頻。U3C和U3D構(gòu)成精密檢波電路，將U3B的輸出交流電壓轉(zhuǎn)化成直流電壓。運放的輸出端不能直接和4270內(nèi)部的Sigma-Delta型ADC直接連接。需要在采樣前增加一RC濾波器。

　　3 引線電容抑制

　　由于導線本身具有電容，會對電容測量帶來干擾，所以要采取措施來降低或消除引線電容。如圖5所示，C y1,Cy2為引線等效電容。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間電壓幾乎沒有影響。因此C y1對測量不會造成影響。C y2在b點和地之間。b點用運放給出一個虛地，那么b、c 間無壓差。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，無電流通過。由此可知，C y1, Cy2都不會對測量帶來影響。圖中虛線為屏蔽層，電纜的屏蔽層則完全屏蔽了外干擾電場對測量的影響。

　　圖5 引線抑制電路