[发明专利]一种电容电压转换电路

权利要求书

1.一种电容电压转换电路，包括CPU单元、方波激励信号发生电路、被测电容(C)，还包括同步数字检波电路、分时积分电路、低通RC滤波电路；所述CPU单元用于产生同步激励信号和逻辑控制信号，所述同步激励信号为“0”电平与“1”电平按固定周期交替的逻辑数字信号；所述方波激励信号发生电路用于以所述同步激励信号为触发信号将一基准电平转换为方波激励信号输出；所述方波激励信号为具有驱动能力的模拟信号，用于施加在被测电容(C)上激励被测电容(C)；所述同步数字检波电路连入被测电容(C)的返回端，用于以同步激励信号为触发信号将被测电容(C)的返回信号检波为积分半波信号；所述分时积分电路用于以同步激励信号为触发信号将积分半波信号分时积分，输出直流电平；所述低通RC滤波电路用于对所述直流电平进行低通滤波，其特征在于：还包括电平切换控制电路；所述电平切换控制电路用于受CPU单元输出的逻辑控制信号控制，为方波激励信号发生电路提供5V或10V基准电平，所述电平切换控制电路包括两级运算放大电路和数字切换开关电路，所述两级运算放大电路包括第一运算放大器(U1)和第二运算放大器(U2)，所述第一运算放大器(U1)和第二运算放大器(U2)的正电源端、负电源端经限流滤波电路后分别与15V电源的正端、负端相连；所述第一运算放大器(U1)的正向输入端连接5V电源，输出端和反向输入端之间经串联的第一电阻(R1)和第一电容(C1)后相连；所述第一运算放大器(U1)的输出端同时还与第二运算放大器(U2)的正向输入端相连，所述第二运算放大器(U2)的反向输入端与其输出端相连；所述第一运算放大器(U1)的输出端和第二运算放大器(U2)的输出端经第二电阻(R2)和第三电阻(R3)后相连；所述第二运算放大器(U2)的输出端经第三电阻(R3)和第四电阻(R4)后与第一运算放大器(U1)的反向输入端相连；所述数字切换开关电路包括单向数字开关(S)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第二电容(C2)、第三电容(C3)，所述单向数字开关(S)的控制端连接CPU单元输出的逻辑控制信号，同时经第六电阻(R6)与5V电源相连；所述单向数字开关(S)的输入端与第一运算放大器(U1)的反向输入端相连，输出端经第五电阻(R5)后接地；所述第二电容(C2)与第三电容(C3)并联于第四电阻(R4)与第三电阻(R3)的公共端、第五电阻(R5)的接地端之间。

2.根据权利要求1所述的一种电容电压转换电路，其特征在于：所述电容电压转换电路还包括放大跟随电路，所述放大跟随电路用于将经低通RC滤波电路后的直流电平进行放大。

3.根据权利要求2所述的一种电容电压转换电路，其特征在于：所述同步激励信号的频率为10.3KHz。

4.根据权利要求3所述的一种电容电压转换电路，其特征在于：所述方波激励信号发生电路包括第一多路数字开关模块、第一晶体管(Q1)、第二晶体管(Q2)、可变电阻(R)和第四电容(C4)；所述第一多路数字开关模块包括的第一数字开关(S1)和第二数字开关(S2)；所述第一数字开关(S1)和第二数字开关(S2)的控制端连接同步激励信号，所述第一数字开关(S1)的输入端接地，所述第二数字开关(S2)的输入端连接基准电平，所述第一数字开关(S1)与第二数字开关(S2)始终处于一开一合的状态；所述可变电阻(R)并联在第一数字开关(S1)与第二数字开关(S2)之间，所述第一晶体管(Q1)的栅极连接基准电平，源极经一电阻连接第一数字开关(S1)的输出端，所述第二晶体管(Q2)的栅极接地，源极与第二数字开关(S2)经一电阻相连，所述第一晶体管(Q1)为低选通CMOS，所述第二晶体管(Q2)为高选通CMOS；所述第一晶体管(Q1)与第二晶体管(Q2)的漏极相连并经第四电容(C4)后与被测电容(C)连接。