一種電容測量電路及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電子測量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電容測量電路及方法，適用于測量各種 類型電容的容值，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，測量方便，誤差小。
【背景技術(shù)】
[0002] 電容作為電子電路中一種必不可少的器件，分布在各種電路中各個角落，與電阻 一樣，應(yīng)用非常普遍。電容的類型很多，根據(jù)材料可以分為瓷片電容、CBB電容、電解電容等 等，電容的容值范圍也很大，以適應(yīng)不同電路的需求。
[0003] 在日常的電路設(shè)計過程中，要使用電容，主要考慮的電容參數(shù)包括耐壓值和容值， 對于一般的信號處理方面，電子工程師一般能判斷某些類型的電容是否能承受電路的電 壓，在特殊的場合一般會選用特殊的電容，相對于電容的容值，耐壓值相對是個容易判斷的 參數(shù)?，F(xiàn)在市場上的萬用表基本上沒有電容值測量這個功能，這就給很多電路設(shè)計者帶來 困擾，因為并不是每種電容都標注有容值大小的，而且電容的容值誤差一般也比較大，在需 要高精度的場合，由于測量工具的缺失很難揀選出更符合要求的電容(為了更高精度的電 路，揀選電阻是經(jīng)常用到的)，從而給電路設(shè)計帶來麻煩。
[0004] 針對這種情況，本發(fā)明一種電容測量電路及方法，提供了一種簡單的電容測量電 路，電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，使用方便，誤差小，適用于各種電容的測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于設(shè)計一種電容測量電路及方法，可以方便的測量各種類型的電 容值，同時誤差小。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種電容測量電路，由信號發(fā)生電路、測量電路、第一路 ADC、第一路整流電路、第二路ADC和第二路整流電路構(gòu)成； 信號發(fā)生電路產(chǎn)生頻率可調(diào)的正弦波信號，輸出給測量電路和第一路整流電路； 測量電路由一個電阻和待測電容串聯(lián)構(gòu)成，電阻的一端與信號發(fā)生電路相連接，另一 端與待測電容相連接，待測電容的另一端接地；信號發(fā)生電路輸入的正弦波經(jīng)過電阻后分 為兩路，一路進入待測電容，另一路輸入給第-路整流電路； 第一路整流電路接收信號發(fā)生電路產(chǎn)生的正弦波信號，輸出給第一路ADC ; 第二路整流電路，接收由電阻傳輸來的信號，輸出給第二路ADC。
[0007] 上述一種電容測量電路，其特征在于信號發(fā)生電路產(chǎn)生的正弦波是幅度不變、頻 率自動進行步進的正弦波，通過掃頻捕獲測量電路的半功率頻點。
[0008] 上述的一種電容測量電路，其特征在于第一路整流電路和第二路整流電路的電路 結(jié)構(gòu)及器件選型相同，以消除電路差異帶來的誤差。
[0009] -種電容測量方法，利用一個電阻和待測電容構(gòu)成一個低通濾波器，通過信號發(fā) 生電路產(chǎn)生幅值一定頻率步進的正弦波，通過整流電路和模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路，捕獲該低通濾 波器的_3dB點的頻率八從而得到角頻率ω，根據(jù)-3dB點的頻率和電阻的阻值，計算出待 測電容。
[0010] 本發(fā)明的工作原理是：通過信號發(fā)生電路輸出幅值一定，頻率按一定步距步進的 正弦波，正弦波輸入給低通濾波器，同時輸出給第一路整流電路，通過電阻之后輸出給第二 路整流電路，通過兩路ADC采集，可以捕獲到低通濾波器的-3dB頻點，從而計算出待測電容 值。
【附圖說明】
[0011] 下面結(jié)合設(shè)計圖對本發(fā)明作進一步說明： 圖1是本發(fā)明一種電容測量電路的設(shè)計框圖； 圖2是本發(fā)明一種電容測量方法的測量流程圖； 圖1中：101、信號發(fā)生電路；102、第一路ADC ;103、第二路ADC ;104、第一路整流電路； 105、第二路整流電路；106、測量電路。
【具體實施方式】
[0012] 如圖1所示是本發(fā)明本發(fā)明一種電容測量電路的設(shè)計框圖，包括：信號發(fā)生電路 101、測量電路106、第一路ADC102、第一路整流電路104、第二路ADC103、第二路整流電路 105 ； 信號發(fā)生電路101產(chǎn)生頻率可調(diào)的正弦波信號，輸出給測量電路106和第一路整流電 路104 ;測量電路106由一個電阻R和待測電容Cx串聯(lián)構(gòu)成，電阻R的一端與信號發(fā)生電 路101相連接，另一端與待測電容Cx相連接，待測電容Cx的另一端接地；信號發(fā)生電路101 輸入的正弦波經(jīng)過電阻R后分為兩路，一路進入待測電容Cx，另一路輸入給第二路整流電 路 105 ; 第一路整流電路104接收信號發(fā)生電路101產(chǎn)生的正弦波信號，輸出給第一路ADC102 ; 第二路整流電路105接收由電阻R傳輸來的信號，輸出給第二路ADC103。
[0013] 信號發(fā)生電路101產(chǎn)生的正弦波是幅度為IV、頻率從IHz開始，自動進行步進的正 弦波，通過掃頻捕獲測量電路的半功率頻點。
[0014] 第一路整流電路104和第二路整流電路105為電路結(jié)構(gòu)及器件選型完全相同的精 密全波整流電路，以消除電路差異帶來的誤差。
[0015] 一種電容測量方法的測量流程圖如圖2所示，信號發(fā)生電路101輸出幅值為IV，起 始頻率為IHz截止頻率為IOOkHz的正弦波，并以IOOms的周期以IOOHz的步距進行頻率步 進，兩路ADC分別采集在步進過程中的電壓幅值； 若在掃頻過程中，一直沒有出現(xiàn)第二路ADC103的值為第一路ADC102的值的二分之一 的情形，返回超出量程，結(jié)束測量；若出現(xiàn)，結(jié)束掃頻，返回當(dāng)前頻率; 信號發(fā)生器101輸出幅值為IV，起始頻率為（Z^-IOO)Hz截止頻率為（/?+100)Hz的正 弦波，并以IOOms的周期以IOHz的步距進行頻率步進，兩路ADC分別采集在步進過程中的 電壓幅值，當(dāng)?shù)诙稟DC103的值為第一路ADC102的值的二分之一，結(jié)束掃頻，返回當(dāng)前頻 率/7 ; 信號發(fā)生器101輸出幅值為IV，起始頻率為（/7-10) Hz截止頻率為（/7+10) Hz的正 弦波，并以IOOms的周期以IHz的步距進行頻率步進，兩路ADC分別采集在步進過程中的電 壓幅值，當(dāng)?shù)诙稟DC103的值為第一路ADC102的值的二分之一，結(jié)束掃頻，返回當(dāng)前頻率 f2 ' 根據(jù)-3dB點的頻率/J?，以及電阻R，計算出待測電容Cx的值：
【主權(quán)項】
1. 一種電容測量電路，其特征在于包括：信號發(fā)生電路（101)、測量電路（106)、第一路 ADC (102)、第一路整流電路（104)、第二路ADC (103)、第二路整流電路（105); 所述信號發(fā)生電路（101)，產(chǎn)生頻率可調(diào)的正弦波信號，輸出給測量電路（106)和第一 路整流電路（104); 所述的測量電路（106)，由一個電阻（R)和待測電容（Cx)串聯(lián)構(gòu)成，電阻（R)的一端與 信號發(fā)生電路（101)相連接，另一端與待測電容（Cx)相連接，待測電容（Cx)的另一端接地； 信號發(fā)生電路（101)輸入的正弦波經(jīng)過電阻（R)后分為兩路，一路進入待測電容（Cx)，另一 路輸入給第二路整流電路（105); 所述第一路整流電路（104)，接收信號發(fā)生電路（101)產(chǎn)生的正弦波信號，輸出給第一 路ADC (102); 所述第二路整流電路（105)，接收由電阻（R)傳輸來的信號，輸出給第二路ADC (103)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電容測量電路，其特征在于信號發(fā)生電路（101)產(chǎn)生的 是幅度不變、頻率自動進行步進的正弦波，通過掃頻捕獲測量電路的半功率頻點。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電容測量電路，其特征在于第一路整流電路（104)和第 二路整流電路（105)的電路結(jié)構(gòu)及器件選型相同，以消除電路差異帶來的誤差。
4. 一種電容測量方法，利用一個電阻（R)和待測電容（Cx)構(gòu)成一個低通 濾波器，通過信號發(fā)生電路（101)產(chǎn)生幅值一定頻率步進的正弦波，通過整流電 路和模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路，捕獲該低通濾波器的_3dB點的頻率/，從而得到角頻率
根據(jù)-3dB點窄
才算出待測電容（Cx)，
【專利摘要】本發(fā)明一種電容測量電路及方法，電路由信號發(fā)生電路（101）、測量電路（106）、第一路ADC（102）、第一路整流電路（104）、第二路ADC（103）和第二路整流電路（105）構(gòu)成；測量電路（106）是由一個電阻（R）和待測電容（Cx）構(gòu)成的低通濾波器，通過信號發(fā)生電路（101）輸出幅值一定，頻率按一定步距步進的正弦波，并通過整流電路和ADC捕獲低通濾波器的-3dB頻點，從而計算出待測電容值；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，測量方便，可以測量各種類型電容的容值，誤差小。
【IPC分類】G01R27-26
【公開號】CN104655932
【申請?zhí)枴緾N201310587438
【發(fā)明人】石強
【申請人】西安丁子電子信息科技有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2013年11月21日