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、电容充放电单元以及电压采样单元，其中：所述控制器，适于在一个测量周期中，输出充电控制信号至所述电容充放电单元；并在输出所述充电控制信号达到预设时长时，输出放电控制信号至所述电容充放电单元；计算所述测量周期中，所述待测电容的电压改变量；根据预设的标准电容容值与电压改变量的对应关系，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，与所述待测电容形成充电回路；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；所述电压采样单元，适于采集所述待测电容的电压值。上述方案能够有效提高电容容值测量的精度。

Capacitance capacitance measuring circuit

A capacitance measurement circuit, including controller, the measured capacitance, charge and discharge of the capacitor unit and a voltage sampling unit, wherein the controller is adapted in a measurement cycle, the output control signal to the charging capacitor charging and discharging and charging unit; in the output of the control signal reaches a predetermined length of time. Discharge output control signal to the charge and discharge of the capacitor unit; calculating the measurement cycle, the voltage measured capacitance change rate; according to the preset standard capacitor capacitance value and corresponding relation of voltage change, calculate the measured capacitance value; the charge and discharge of the capacitor unit for charging control in the signal, and the measured capacitance form a charging circuit; in the control of the discharge control signal, and the discharge circuit formed in measuring capacitance of the voltage sampling unit; The utility model is suitable for collecting the voltage value of the capacitance to be measured. The proposed scheme can effectively improve the measurement accuracy of capacitive capacitance.

【技术实现步骤摘要】
电容容值测量电路
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、调谐回路等应用场景。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出干扰信号。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)对转换后得到的模数(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电容容值测量的精度。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以及电压采样单元，其中：所述控制器，适于在一个测量周期中，输出充电控制信号至所述电容充放电单元；并在输出所述充电控制信号达到预设时长时，输出放电控制信号至所述电容充放电单元；获取输出所述充电控制信号时所述电压采样单元采集到的待测电容的电压值作为所述待测电容开始充电时的电压值，以及输出所述放电控制信号时所述电压采样单元采集到的待测电容的电压值作为所述待测电容开始放电时的电压值，计算所述测量周期中，所述待测电容在所述预设时长内的电压改变量；根据预设的标准电容容值与电压改变量的对应关系，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，与所述待测电容形成充电回路，使所述待测电容充电；以及，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；所述电压采样单元，与所述待测电容耦接，适于在一个测量周期内，采集所述待测电容的电压值。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，C0为预设的标准电容容值，V2为所述标准电容对应的开始放电时的电压值，V1为所述标准电容对应的开始充电时的电压值，(V2-V1)为所述标准电容容值对应的电压改变量，V2'为所述待测电容对应的开始放电时的电压值，V1'为所述待测电容对应的开始充电时的电压值，V2'-V1'为所述待测电容在所述预设时长内的电压改变量。可选的，所述电容充放电单元包括：多路选择开关、恒流源以及电压源，其中：所述多路选择开关，不动端与待测电容的第一端耦接，动端与恒流源及电压源择一连接，在所述充电控制信号的控制下，将所述恒流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，将所述电压源与所述待测电容形成放电回路；所述待测电容的第二端与地耦接。可选的，所述电容充放电单元还包括：第一限流电阻，耦接在所述待测电容的第一端与所述电容充放电单元的输出端之间。可选的，所述电容容值测量电路包括：比较器；所述比较器的第一输入端输入预设的电容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输入端耦接；所述控制器，输入端适于接收所述待测电容容值是否达到所述放电完成电压阈值的信号。可选的，所述电容容值测量电路还包括：第二限流电阻，耦接在所述待测电容的第一端与所述比较器的第二输入端之间。可选的，所述电压采样单元为模数转换器，输入端与所述待测电容的第一端耦接，适于将采集所述待测电容的电压值转换成数字信号。可选的，所述模数转换器为24位模数转换器，且包括至少18位有效位。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：根据待测电容在充电开始时的电压值以及在放电开始时的电压值，计算待测电容在预设时长内的电压改变量。根据预设的标准电容容值与电压改变量的对应关系，即可计算待测电容容值。也即：在测量电容容值时，将待测电容容值与待测电容在预设时长内的电压改变量相对应，而不是将待测电容容值与电压对应，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，故能够提高电容容值测量的精度。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路的结构示意图。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，根据待测电容在充电开始时的电压值以及在放电开始时的电压值，计算待测电容在预设时长内的电压改变量。根据预设的标准电容容值与电压改变量的对应关系，即可计算待测电容容值。也即：在测量电容容值时，将待测电容容值与待测电容在预设时长内的电压改变量相对应，而不是将待测电容容值与电压对应，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，故能够提高电容容值测量的精度。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以及电压采样单元14。在具体实施中，控制器11与电容充放电单元13、电压采样单元14均耦接，待测电容12与电容充放电单元13、电压采样单元14均耦接。在测量待测电容12的容值时，在一个测量周期中，控制器11可以先输出充电控制信号至电容充放电单元13。电容充放电单元13在接收到充电控制信号后，与待测电容12形成充电回路，从而为待测电容12进行充电。在一个测量周期中，控制器11在输出充电控制信号的时长达到预设时长时，输出放电控制信号至电容充放电单元13。电容充放电单元13在接收到放电控制信号后，与待测电容12形成放电回路，从而使得待测电容12放电。例如，在一个测量周期中，预设时长为100ms，则在测量周期开始时刻t0，控制器11输出充电控制信号至电容充放电单元13。电容充放电单元13在接收到充电控制信号后，为待测电容12进行充电。在t1时刻，控制器11输出放电控制信号至电容充放电单元13，其中，t1＝(t0+100)ms。电容充放电电源在接收到放电控制信号后，与待测电容12形成放电回路，从而使得待测电容12放电。在具体实施中，电压采样单元14与待测电容12耦接。在一个测量周期中，电压采样单元14可以实时采集待测电容12两端的电压值，也即电压采样单元14在一个测量周期中采集到的电压值为多个。在一个测量周期结束后，控制器11可以从电压采样单元14中获取所采集的电压值，并从中获取输出充电控制信号时本文档来自技高网...

【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以及电压采样单元，其中：所述控制器，适于在一个测量周期中，输出充电控制信号至所述电容充放电单元；并在输出所述充电控制信号达到预设时长时，输出放电控制信号至所述电容充放电单元；获取输出所述充电控制信号时所述电压采样单元采集到的待测电容的电压值作为所述待测电容开始充电时的电压值，以及输出所述放电控制信号时所述电压采样单元采集到的待测电容的电压值作为所述待测电容开始放电时的电压值，计算所述测量周期中，所述待测电容在所述预设时长内的电压改变量；根据预设的标准电容容值与电压改变量的对应关系，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，与所述待测电容形成充电回路，使所述待测电容充电；以及，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；所述电压采样单元，与所述待测电容耦接，适于在一个所述测量周期内，采集所述待测电容的电压值。

【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以及电压采样单元，其中：所述控制器，适于在一个测量周期中，输出充电控制信号至所述电容充放电单元；并在输出所述充电控制信号达到预设时长时，输出放电控制信号至所述电容充放电单元；获取输出所述充电控制信号时所述电压采样单元采集到的待测电容的电压值作为所述待测电容开始充电时的电压值，以及输出所述放电控制信号时所述电压采样单元采集到的待测电容的电压值作为所述待测电容开始放电时的电压值，计算所述测量周期中，所述待测电容在所述预设时长内的电压改变量；根据预设的标准电容容值与电压改变量的对应关系，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，与所述待测电容形成充电回路，使所述待测电容充电；以及，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；所述电压采样单元，与所述待测电容耦接，适于在一个所述测量周期内，采集所述待测电容的电压值。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：其中，C为所述待测电容容值，C0为预设的标准电容容值，V2为所述标准电容对应的开始放电时的电压值，V1为所述标准电容对应的开始充电时的电压值，(V2-V1)为所述标准电容容值对应的电压改变量，V′2为所述待测电容对应的开始放电时的电压值...

【专利技术属性】
技术研发人员：万峰，张旭，陈光胜，邹旋，
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