[实用新型]一种基于电容测量芯片的电容值采集测量电路

说明书

技术领域

本实用新型属于电容值采集测量技术领域，尤其涉及一种基于电容测量芯片的电容值采集测量电路。

背景技术

电容值采集测量电路广泛应用于位移、振动、加速度、压力、压差、液位、成分含量等方面的测量中。在电容层析成像领域中，该种电路对于电容数据的采集起到了决定性作用。一般情况下，所需测量的电容值均在pF级，其电容值变化量在fF级。当采用传统的模拟电路对于电容值进行测量时，其有效输出信号较小，同时背景干扰信号较大，因此如何在大的背景噪声干扰中，提高微小电容测量的灵敏度和信噪比成为实现微小电容高精度测量技术的关键。

现阶段对于测量pF级的电容值主要有以下几方面的困难：其一，杂散电容往往要比被测电容高的多，被测电容信号常被淹没在干扰信号中；其二，由于测量对象具有快速多变性，所以需要较高的数据采集速度，然而提高采集速度和降低噪声干扰难以同时解决，而且滤波器也成为了提高数据采集速度的瓶颈。目前常用的微小电容测量方法主要有调频式、运算放大式、开关充放电式、交流激励式和Sigma-Delta电容-数字转换式检测方法。实际实现过程中，在分立元件较多的情况下，寄生电容较多，很难设计出比较实用的高精度电容测量电路。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提出了一种基于电容测量芯片的电容值采集测量电路，包括依次相连的：模拟交叉点开关、电容数字转换器、数字信号处理器，其中，模拟交叉点开关的多个输入端分别连接电容传感器的多个极板对，模拟交叉点开关的多个输出端分别连接多个电容数字转换器；多个电容数字转换器通过集成电路总线与数字信号处理器相连，数字信号处理器通过数据总线与模拟交叉点开关控制端相连。

所述数字信号处理器控制模拟交叉点开关用以实现对电容传感器的多个极板对的测量切换。

所述数字信号处理器通过USB连接到PC机。

所述模拟交叉点开关采用MT8816芯片。

所述电容数字转换器采用AD7746芯片。

所述数字信号处理器采用DSP320F28022。

本实用新型的有益效果在于：

(1)电路结构简单，设计合理，实用性强，由于使用的均是数字芯片，这使得该方案可以用于各种电容值采集测量领域，并且削弱了噪声信号对测量电容值的干扰。

(2)使用数字信号处理器来控制模拟交叉点开关，可用四个电容数字转换器同时测量4组电容极板间的电容值，该方案大大缩短了测量电容值所花费的时间，并且控制逻辑简单，可操作性强。

(3)该方案所用芯片数量少，且单个芯片造价低，所以实现成本较低。由于使用的是数字芯片，所以本方案的电路功耗低，抗干扰性强，性能稳定可靠，具有非常高的实用价值。

附图说明

图1为基于电容测量芯片的电容值采集测量电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对实施例作详细说明。

图1为基于电容测量芯片的电容值采集测量电路的结构示意图，如图1所示，该电路由依次相连的模拟交叉点开关U5、四个电容数字转换器U1，U2， U3，U4和数字信号处理器U6；所述模拟交叉点开关U5的X0引脚与电容极板1相连，X1引脚与电容极板2相连，X2引脚与电容极板3相连，X3引脚与电容极板4相连，X4引脚与电容极板5相连，X5引脚与电容极板6相连，X7引脚与电容极板8相连；所述四个电容数字转换器U1，U2，U3，U4，电容数字转换器U1的EXCA脚与模拟交叉点开关U5的Y0引脚相连，电容数字转换器 U1的CIN1(+)引脚与模拟交叉点开关U5的Y1引脚相连，电容数字转换器U2 的EXCA引脚与模拟交叉点开关U5的Y2引脚相连，电容数字转换器U2的 CIN1(+)引脚与模拟交叉点开关U5的Y3引脚相连，电容数字转换器U3的EXCA 引脚与模拟交叉点开关U5的Y4引脚相连，电容数字转换器U3的CIN1(+)引脚与模拟交叉点开关U5的Y5引脚相连，电容数字转换器U4的EXCA引脚与模拟交叉点开关U5的Y6引脚相连，电容数字转换器U4的CIN1(+)引脚与模拟交叉点开关U5的Y7引脚相连；所述数字信号处理器U6，四个电容数字转换器 U1，U2，U3，U4的输出端与数字信号处理器U6的输入端通过IIC相连，数字信号处理器U6的输出端通过USB3.0连接到PC机，同时，数字信号处理器U6 通过数据总线来控制模拟交叉点开关U5，用以实现切换测量极板对。

对于电路主要元器件参数选择如下所述：模拟交叉点开关芯片为MT8816；电容数字转换器芯片为AD7746；数字信号处理器为DSP320F28022。

此实施例仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。