[发明专利]一种小容量电容高速检测电路

说明书

一种小容量电容高速检测电路，包括单片机，与单片机双向连接的PC机，通过电子开关K1、K2与单片机相应连接的激励电源Ui1和激励电源Ui2，激励电源输出信号Ui与被测电容CX、标准电容CN连接，在被测电容CX和标准电容CN上产生一个激励电流，加到变压器电桥检测电路，并在其输出端产生输出电压Uo1，Uo1接到放大电路中，通过放大电路输出信号Uo；放大电路与放大倍数调节电路连接，放大倍数调节电路与单片机连接；Uo和Ui通过相位检测电路与单片机连接，Uo和U_REF通过电压比较电路与单片机连接；Uo通过VPC转换电路与单片机连接；与单片机输出信号连接的误差分档指示信号电路和电容值数据显示电路。本发明测量速度可达100粒/秒，测量的稳定性更好、精度更高。

技术领域

本发明涉及电容检测电路，具体涉及采用变压器电桥平衡电路测量小电容的电路。

背景技术

目前，小容量电容器受到电子行业越来越多的推崇，其需求量也越来越大。企业为了进一步降低成本，对电容的检测提出了更高要求，现在国内企业常用的电容检测仪有HP-4278A、LCR101和CDF-X。但是这些测量设备测量速度较慢，都不能对测量的数据进行记录、统计和分析。因此，科技人员和用户对现有的电容测量仪器进行了改进和改造。

现有的专利《电容检测装置》专利号：CN102590635A，该电容检测装置，能以比调整用电容元件的最小值更高精度来调整偏移。《电容检测方法》专利号：CN102375628A，该发明的电容检测方法，采用电容充放电的方法可达到噪声抑制效果和提升工艺上电容和阻抗的变化容忍度的目的。《电容检测电路》专利号：CN103487662A，该发明的电容检测方法采用电容积分电路，在检测过程中在不降低检测电压条件下，也不会引起信噪比的下降。

以上的测量仪器和专利解决办法都存在一些问题。第一，测量的速度较慢，不能满足生产企业的要求。第二，测量范围较宽，仪器的性价比低。第三，测量的数据不能与用户共享，企业和用户之间的测量标准容易产生误差引起争议。第四，大多数仪器和测量方法都采用平衡电桥的方法，对信号源要求较高，而且对环境参数要求也很高。当温度、湿度变化较大时，测量精度会下降一个数量级。

发明内容

本发明提出了一种小容量电容高速检测电路，采用变压器平衡电桥原理对小电容进行测量。通过与标准电容的比较在变压器初级绕组产生一个激励电流，激励电流的大小与测量电容与标准电容之间的误差成正比。PC机作为上位机，与单片机实现数据的双向传输，对小电容测量的过程进行控制，对测量的数据进行误差补偿、分析和管理，通过因特网与用户共享测量数据。

本发明通过以下技术方案实现：

一种小容量电容高速检测电路，包括单片机，与单片机双向连接实现数据双向传输的PC机；PC机对小电容测量的过程进行控制，对测量的数据进行误差补偿、分析和管理，通过因特网与用户共享测量数据。

单片机通过电子开关K1和K2相应连接激励电源Ui1和激励电源Ui2,对激励电源Ui1和激励电源Ui2进行选择；当被测电容CX<20pF时，接通激励电源Ui1；当被测电容CX≥20pF 时，接通激励电源Ui2。

激励电源Ui1、Ui2输出信号Ui与被测电容CX、标准电容CN连接，在被测电容CX和标准电容CN上产生一个激励电流，加到变压器电桥检测电路，在变压器电桥检测电路的输出端产生一个输出电压Uo1，当CX=CN，Uo1=0；当CX≠CN， Uo1=K△C，K为比例系数，受电路的分布电容和接触电阻影响，当电路确定时，K为常数；使用前可以通过对标准电容的测量自动获得K 值。

Uo1接到放大电路中，通过放大电路输出信号Uo；放大电路连接放大倍数调节电路，放大倍数调节电路与单片机连接。通过单片机控制放大倍数调节电路自动调节放大倍数，保证信号Uo不失真的情况下，使信号Uo达到较大数值，保证小电容的测量精确度能够达到0.01%；提高测量精确度。