[发明专利]一种电容测量电路及方法

说明书

技术领域

本发明属于电子测量技术领域，涉及一种电容测量电路及方法，适用于测量各种类型电容的容值，本发明结构简单，成本低廉，测量方便，误差小。

背景技术

电容作为电子电路中一种必不可少的器件，分布在各种电路中各个角落，与电阻一样，应用非常普遍。电容的类型很多，根据材料可以分为瓷片电容、CBB电容、电解电容等等，电容的容值范围也很大，以适应不同电路的需求。

在日常的电路设计过程中，要使用电容，主要考虑的电容参数包括耐压值和容值，对于一般的信号处理方面，电子工程师一般能判断某些类型的电容是否能承受电路的电压，在特殊的场合一般会选用特殊的电容，相对于电容的容值，耐压值相对是个容易判断的参数。现在市场上的万用表基本上没有电容值测量这个功能，这就给很多电路设计者带来困扰，因为并不是每种电容都标注有容值大小的，而且电容的容值误差一般也比较大，在需要高精度的场合，由于测量工具的缺失很难拣选出更符合要求的电容（为了更高精度的电路，拣选电阻是经常用到的），从而给电路设计带来麻烦。

针对这种情况，本发明一种电容测量电路及方法，提供了一种简单的电容测量电路，电路结构简单，成本低廉，使用方便，误差小，适用于各种电容的测量。

发明内容

本发明的目的在于设计一种电容测量电路及方法，可以方便的测量各种类型的电容值，同时误差小。 

本发明的技术方案是：一种电容测量电路，由信号发生电路、测量电路、第一路ADC、第一路整流电路、第二路ADC和第二路整流电路构成；

信号发生电路产生频率可调的正弦波信号，输出给测量电路和第一路整流电路；

测量电路由一个电阻和待测电容串联构成，电阻的一端与信号发生电路相连接，另一端与待测电容相连接，待测电容的另一端接地；信号发生电路输入的正弦波经过电阻后分为两路，一路进入待测电容，另一路输入给第二路整流电路；

第一路整流电路接收信号发生电路产生的正弦波信号，输出给第一路ADC；

第二路整流电路，接收由电阻传输来的信号，输出给第二路ADC。

上述一种电容测量电路，其特征在于信号发生电路产生的正弦波是幅度不变、频率自动进行步进的正弦波，通过扫频捕获测量电路的半功率频点。

上述的一种电容测量电路，其特征在于第一路整流电路和第二路整流电路的电路结构及器件选型相同，以消除电路差异带来的误差。

一种电容测量方法，利用一个电阻和待测电容构成一个低通滤波器，通过信号发生电路产生幅值一定频率步进的正弦波，通过整流电路和模/数转换电路，捕获该低通滤波器的-3dB点的频率f，从而得到角频率ω，根据-3dB点的频率和电阻的阻值，计算出待测电容。

本发明的工作原理是：通过信号发生电路输出幅值一定，频率按一定步距步进的正弦波，正弦波输入给低通滤波器，同时输出给第一路整流电路，通过电阻之后输出给第二路整流电路，通过两路ADC采集，可以捕获到低通滤波器的-3dB频点，从而计算出待测电容值。

附图说明

下面结合设计图对本发明作进一步说明：

图1是本发明一种电容测量电路的设计框图；

图2是本发明一种电容测量方法的测量流程图；

图1中：101、信号发生电路；102、第一路ADC；103、第二路ADC；104、第一路整流电路；105、第二路整流电路；106、测量电路。

具体实施方式

如图1所示是本发明本发明一种电容测量电路的设计框图，包括：信号发生电路101、测量电路106、第一路ADC102、第一路整流电路104、第二路ADC103、第二路整流电路105；

信号发生电路101产生频率可调的正弦波信号，输出给测量电路106和第一路整流电路104；测量电路106由一个电阻R和待测电容Cx串联构成，电阻R的一端与信号发生电路101相连接，另一端与待测电容Cx相连接，待测电容Cx的另一端接地；信号发生电路101输入的正弦波经过电阻R后分为两路，一路进入待测电容Cx，另一路输入给第二路整流电路105；

第一路整流电路104接收信号发生电路101产生的正弦波信号，输出给第一路ADC102；第二路整流电路105接收由电阻R传输来的信号，输出给第二路ADC103。

信号发生电路101产生的正弦波是幅度为1V、频率从1Hz开始，自动进行步进的正弦波，通过扫频捕获测量电路的半功率频点。