基于RISC-SOC微电容测量模块的研制

2011-09-20 16:44:10来源: 互联网

  0引言

  电容传感器广泛应用于工业、军事等领域。因而对电容特别是对微小电容的精确测量始终是一个很重要的内容。目前大部分测量方法大部分集成化水平低,有的精度不高。电桥法利用电桥平衡原理测量电容,测量结果受桥臂电容性能影响较大。振荡法电路结构简单,但对于待测电容在 100PF以下时,板间的内电容常会污染测量结果;另外,振荡法测电容的抗干扰能力差。本文提出的容抗匹配法是将待测电容接入容抗匹配电路,待测电容在高品质的交流激励下,呈现固定的容抗。通过容抗-电压转换电路,即可得与电容成比例的电压值。经 ADC采样后,可计算电容值。实验结果表明,该方法测电容可以保证测量精度,同时抗干扰能力强。

  1 微电容测量模块基本原理

  微电容测量模块原理框图如图1所示,外观如图2所示。

  该模块包含引线电容抑制电路、容抗电压变换电路、一片集成的RISC-SOC混合信号处理器以及485接口、LCD显示等。模块的工作原理如下:RISC-SOC混合信号处理器芯片按CPU指令,用DDS直接数字频率合成方式,通过12位D/AC产生稳定度优于1/1000,失真度小于1/1000的稳定正弦波,作为测量的激励源。待测电容在该交流激励源作用下,呈现固定的容抗Z。

  由式(1)可见 1/Z的大小正比于电容值的大小。通过一个1/Z-电压变换电路即可得与电容值成正比的电压信号,据此可计算出电容值。正弦波表 ROM内存有 64点的正弦波表,保持 DDS频率不变,将波表峰值提高 10倍,量程可缩小 10倍;改变正弦波表的点数为 640点,即可得到频率为 1OOHZ的正弦波,量程则扩大 10倍。因此无需硬件开关,可以通过纯软件的方法切换量程。485接口电路主要按照 Modbus-RTU协议进行数据的传输;LCD进行实时在线的显示工作。引线电容抑制电路用来消除引线本身电容对测量产生的影响,且屏蔽外部干扰。

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关键字:RISC-SOC  微电容测量

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2011/0920/article_3499.html
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