电容容值测量电路制造技术

一种电容容值测量电路，包括：控制器、待测电容、电容充放电单元、计时器以及计数器，其中：控制器，适于在获取到待测电容的电压达到放电完成电压阈值时，输出充电控制信号；在获取到待测电容的电压达到充电完成电压阈值时，输出放电控制信号；在测试完成后，计算待测电容的平均充电时长；根据预设的标准电容对应的充电时长与标准电容容值的对应关系，计算待测电容容值；电容充放电单元，适于在充电控制信号的控制下，与待测电容形成充电回路；在接收到放电控制信号时，控制待测电容放电；计时器，适于计时待测电容的充电总时长；计数器，适于记录测试过程中待测电容的充电总次数。上述方案能够提高电容容值测量的精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及元器件测试领域，尤其涉及一种电容容值测量电路。
技术介绍
在电工技术中，电容是最常见的元器件之一，广泛应用于电路中的隔直通交、耦合、旁路、调谐回路等方面。在实际应用中，可以采用多种方法来测量电容容值，例如，采用电桥法测量电容容值、采用容抗法测量电容容值。在采用容抗法测量电容容值时，是将交流正弦波信号施加在被测电容上，之后进行电容—电压转换，再通过带通滤波器滤除干扰信号。然后，通过交流/直流(AlternatingCurrent/DirectCurrent，AC/DC)转换器得到正比于待测电容容值的有效值电压，进而通过模数转换器(Analog-to-DigitalConverter，ADC)转换后得到的模数(A/D)采样值来计算电容值。然而，在采用容抗法测量电容容值时，由于电容存在内阻，导致测量精度较低。
技术实现思路
本专利技术实施例解决的技术问题是如何提高测量电容容值的测量精度。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种电容容值测量电路，包括：控制器、待测电容，分别与所述控制器及所述待测电容耦接的电容充放电单元、计时器以及计数器，其中：所述控制器，适于在获取到所述待测电容的电压达到预设放电完成电压阈值时，输出充电控制信号至所述电容充放电单元；以及在获取到所述待测电容的电压达到预设充电完成电压阈值时，输出放电控制信号至所述电容充放电单元；在测试完成后，获取所述计时器对应的所述待测电容的充电总时长以及所述计数器对应的所述待测电容的充电总次数，计算所述待测电容的平均充电时长；根据预设的标准电容对应的充电时长与标准电容容值的对应关系，计算所述待测电容容值；所述电容充放电单元，适于在所述充电控制信号的控制下，与待测电容形成充电回路，使所述待测电容充电；适于在所述放电控制信号的控制下，与所述待测电容形成放电回路，使所述待测电容放电；所述计时器，适于计时所述待测电容的充电总时长；所述计数器，适于记录测试过程中所述待测电容的充电总次数。可选的，所述控制器，适于采用如下公式计算所述待测电容容值：其中，C为所述待测电容容值；T为所述待测电容的充电总时长，M为所述待测电容的充电总次数，C0为所述预设的标准电容容值，Δt0为所述预设的标准电容对应的充电时长。可选的，所述电容充放电单元包括：多路选择开关电路、第一电压源以及第二电压源，其中：所述多路选择开关电路，适于在所述充电控制信号的控制下，将所述第一电压源与所述待测电容形成充电回路；以及，在所述放电控制信号的控制下，将所述第二电压源与所述待测电容形成放电回路；所述第一电压源的输出电压高于所述第二电压源的输出电压。可选的，所述电容容值测量电路包括：第一比较器、第二比较器，其中：所述第一比较器，第一输入端输入所述充电完成电压阈值对应的电压，第二输入端与所述待测电容的第一端耦接，输出端与所述控制器的第一输入端耦接；所述第二比较器，第一输入端输入所述放电完成电压阈值对应的电压，第二输入端与所述待测电容的第一端耦接，输出端与所述控制器的第二输入端耦接；所述待测电容的第二端与地耦接。可选的，所述电容容值测量电路还包括：锁存器；所述锁存器的复位端与所述第一比较器的输出端耦接；所述锁存器的置位端与所述第二比较器的输出端耦接；所述锁存器的输出端与所述计时器的使能信号输入端以及所述计数器的时钟信号输入端耦接；所述计时器，适于在所述使能信号输入端输入高电平时开始计时；所述计数器，适于记录所述时钟信号输入端输入信号的上升沿次数。可选的，所述电容容值测量电路还包括：同步单元；所述同步单元的数据信号输入端与所述锁存器的输出端耦接；所述同步单元的时钟信号输入端与所述控制器的系统时钟信号输出端耦接；所述同步单元的输出端与所述计时器的使能信号输入端耦接。可选的，所述计时器还包括：计时器的时钟信号输入端，所述计时器的时钟信号输入端与所述控制器的系统时钟信号输出端耦接。可选的，所述计数器还包括：计数器的使能信号输入端，所述计数器的使能信号输入端在测试过程中保持高电平。可选的，所述电容容值测量电路还包括：第一限流电阻，所述第一限流电阻的第一端与所述待测电容的第一端耦接，所述第一限流电阻第二端与所述第一比较器的第二输入端和所述第二比较器的第二输入端耦接。可选的，所述电容容值测量电路还包括：第二限流电阻，耦接在所述电容充放电单元的输出端与所述待测电容的第一端之间。可选的，所述计数器的位数不小于24位，所述计时器的位数不小于24位。与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下有益效果：根据待测电容的充电时长以及充电次数，计算待测电容的平均充电时长。根据预设的标准电容对应的充电时长与标准电容容值的对应关系，计算待测电容容值。由于在测量待测电容容值时，是将待测电容容值与平均充电时长相对应，而不是将待测电容容值与电压相对应，从而可以避免因电容存在内阻而导致测量精度较低的情况出现，因此能够提高电容容值的测量精度。附图说明图1是本专利技术实施例中的一种电容容值测量电路的结构示意图；图2是本专利技术实施例中的一种电容充放电单元的结构示意图；图3是本专利技术实施例中的另一种电容容值测量电容的结构示意图。具体实施方式在现有技术中，可以采用电桥法或者容抗法测量电容容值。电桥法根据电桥平衡原理测量电容容值，测试精度较高，但是电路较为复杂，成本高，体积大。采用容抗法测量电容容值时，是将交流正弦波信号施加在被测电容上，之后进行电容—电压转换，再通过带通滤波器滤除干扰信号。然后，通过AC/DC转换器得到正比于待测电容容值的有效值电压，进而通过ADC转换后得到的A/D采样值来计算电容值。然而，在采用容抗法测量电容容值时，由于电容存在内阻，导致测量精度较低。在本专利技术实施例中，根据待测电容的充电时长以及充电次数，计算待测电容的平均充电时长。根据预设的标准电容对应的充电时长与标准电容容值的对应关系，计算待测电容容值。由于在测量待测电容容值时，是将待测电容容值与平均充电时长相对应，而不是将待测电容容值与电压相对应，从而可以避免因电容存在内阻而导致测量精度较低的情况出现，因此能够提高电容容值的测量精度。此外，本专利技术实施例中提供的电容容值测量电路结构较电桥法更为简单，成本较低。为使本专利技术的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。参照图1，给出了本专利技术实施例中的一种电容容值测量电路，包括：控制器11、待测电容12、电容充放电单元13、计时器14以及计数器15。在具体实施中，控制器11、待测电容12均与电容充放电单元13、计时器14以及计数器15耦接。在对待测电容12进行测试的过程中，控制器11可以实时获取待测电容12的电压值。当获取到待测电容12的电压值达到预设放电完成电压阈值时，输出充电控制信号至电容充放电单元13；当获取到待测电容12的电压值达到预设充电完成电压阈值时，输出放电控制信号至电容充放电单元13。放电完成电压阈值、充电完成电压阈值均可以根据实际情况进行设置，且设定放电完成电压阈值小于充电完成电压阈值。在本专利技术一实施例中，放电完成电压阈值设定为1.3V，充电完成电压阈值设定为2.0V。在本专利技术其他实施例中，放电完成电压阈值以及充电完成电压阈值还可以设定为其他值。在具体实施中，电容充本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容容值测量电路，其特征在于，包括：控制器、待测电容，分别与所述控制器及所述待测电容耦接的电容充放电单元、计时器以及计数器，其中：所述控制器，适于在获取到所述待测电容的电压达到预设放电完成电压阈值时，输出充电控制信号至所述电容充放电单元；以及在获取到所述待测电容的电压达到预设充电完成电压阈值时，输出放电控制信号至所述电容充放电单元；在测试完成后，获取所述计时器对应的所述待测电容的充电总时长以及所述计数器对应的所述待测电容的充电总次数，计算所述待测电容的平均充电时长；根据预设的标准电容对应的充电时长与标准电容容值的对应关系，计算所述待测电容容值；所述电容充放电单元，适于在所述充电控制信号的控制下，与待测电容形成充电回路，使所述待测电容充电；适于在所述放电控制信号的控制下，与所述待测电容形成放电回路，使所述待测电容放电；所述计时器，适于计时所述待测电容的充电总时长；所述计数器，适于记录测试过程中所述待测电容的充电总次数。

【技术特征摘要】
1.一种电容容值测量电路，其特征在于，包括：控制器、待测电容，分别与所述控制器及所述待测电容耦接的电容充放电单元、计时器以及计数器，其中：所述控制器，适于在获取到所述待测电容的电压达到预设放电完成电压阈值时，输出充电控制信号至所述电容充放电单元；以及在获取到所述待测电容的电压达到预设充电完成电压阈值时，输出放电控制信号至所述电容充放电单元；在测试完成后，获取所述计时器对应的所述待测电容的充电总时长以及所述计数器对应的所述待测电容的充电总次数，计算所述待测电容的平均充电时长；根据预设的标准电容对应的充电时长与标准电容容值的对应关系，计算所述待测电容容值；所述电容充放电单元，适于在所述充电控制信号的控制下，与待测电容形成充电回路，使所述待测电容充电；适于在所述放电控制信号的控制下，与所述待测电容形成放电回路，使所述待测电容放电；所述计时器，适于计时所述待测电容的充电总时长；所述计数器，适于记录测试过程中所述待测电容的充电总次数。2.如权利要求1所述的电容容值测量电路，其特征在于，所述控制器，适于采用如下公式计算所述待测电容容值：C=T/MΔt0×C0;]]>其中，C为所述待测电容容值；T为所述待测电容的充电总时长，M为所述待测电容的充电总次数，C0为所述预设的标准电容容值，Δt0为所述预设的标准电容对应的充电时长。3.如权利要求1所述的电容容值测量电路，其特征在于，所述电容充放电单元包括：多路选择开关电路、第一电压源以及第二电压源，其中：所述多路选择开关电路，适于在所述充电控制信号的控制下，将所述第一电压源与所述待测电容形成充电回路；以及在所述放电控制信号的控制下，将所述第二电压源与所述待测电容形成放电回路；所述第一电压源的输出电压高于所述第二电压源的输出电压。4.如权利要求1所述的电容容值测量电路，其特征在于，所述电容容值测量电路包括：第一比较器、第二比较器，其中：所述第一比较器，第一输入端输入所述充电...

【专利技术属性】
技术研发人员：万峰，张旭，陈光胜，江友志，
申请(专利权)人：上海东软载波微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31