[发明专利]电容传感器的高精度微弱电容变化检测电路

权利要求书

1.电容传感器的高精度微弱电容变化检测电路，其特征在于，包括单片机、正弦波信号发生器、CA转换电路、固定增益电路、第一低通滤波电路、同步解调电路、均方根电路、第一多路选择开关、第二低通滤波电路和电平偏移电路；正弦波信号发生器的四个输入端分别接入单片机输出的第一方波信号、第二方波信号、第一DAC模拟信号、第二DAC模拟信号，正弦波信号发生器的第一输出端连接CA转换电路的第一输入端，正弦波信号发生器的第二输出端连接CA转换电路的第二输入端；待测的电容传感器接入正弦波信号发生器的第二输出端和CA转换电路的第二输入端之间；CA转换电路的输出端通过固定增益电路、第一低通滤波电路连接到同步解调电路的第一输入端；同步解调电路的第二输入端接入单片机输出的第三方波信号，同步解调电路的输出端连接第一多路选择开关的一个输入端；均方根电路的输入端连接第一低通滤波电路的输出端，均方根电路的输出端连接第一多路选择开关的另一个输入端；第一多路选择开关的输出端连接第二低通滤波电路的第一输入端；电平偏移电路输出一个直流偏移电压信号到第二低通滤波电路的第二输入端，第二低通滤波电路最终输出有用的直流信号到单片机的片内模数转换器中。

2.根据权利要求1所述的电容传感器的高精度微弱电容变化检测电路，其特征在于，还包括第二多路选择开关，第二多路选择开关分别选通正弦波信号发生器的第一输出端、正弦波信号发生器的第二输出端、第一低通滤波电路的输出端输出的正弦波信号后输出给均方根电路。

3.根据权利要求1或2所述的电容传感器的高精度微弱电容变化检测电路，其特征在于，所述的正弦波信号发生器包括两路正弦波产生电路；所述正弦波产生电路包括幅度控制电路、单刀双掷电子开关电路和滤波器；幅度控制电路的输入端输入第一DAC模拟信号或第二DAC模拟信号，幅度控制电路的输出端连接单刀双掷电子开关电路的一个输入端，单刀双掷电子开关的另一个输入端接地，单刀双掷电子开关电路的公共端连接滤波器的输入端，单刀双掷电子开关电路的控制端受单片机输出的第一方波信号或第二方波信号控制；滤波器的输出端输出正弦波。

4.根据权利要求1或2所述的电容传感器的高精度微弱电容变化检测电路，其特征在于，所述的CA转换电路包括第一电容(Cz)、第二电容(Cr)、第一电阻(R0)和第一运算放大器(U2-A)；第一运算放大器(U2-A)的反相输入端作为CA转换电路的第二输入端，第一电容(Cz)的一端作为CA转换电路的第一输入端，第一电容(Cz)的另一端连接第一运算放大器(U2-A)的反相输入端；第一运算放大器(U2-A)的同相输入端接地，第一运算放大器(U2-A)的输出端作为CA转换电路的输出端；第一电阻(R0)和第二电容(Cr)分别连接在第一运算放大器(U2-A)的反相输入端的输出端之间。

5.根据权利要求1或2所述的电容传感器的高精度微弱电容变化检测电路，其特征在于，所述的同步解调电路包括第二电阻(R49)、第三电阻(R50)、第四电阻(R51)、第五电阻(R52)、第六电阻(R53)、第七电阻(R66)、第八电阻(R67)、第九电阻(R68)、第三电容(C82)、第四电容(C119)、第二单刀双置开关(U11-B)、第二运算放大器(U10-A)、第三运算放大器(U10-B)；第二电阻(R49)的一端连接第二单刀双置开关(U11-B)的第一端并作为同步解调电路的第一输入端；第二单刀双置开关(U11-B)的第二端接地，第二单刀双置开关(U11-B)的公共端连接第四电阻(R51)的一端；第二电阻(R49)的另一端分别连接第六电阻(R53)的一端和第二运算放大器(U10-A)的反相输入端，第六电阻(R53)的另一端接地；第四电阻(R51)的另一端连接第二运算放大器(U10-A)的同相输入端，第二运算放大器(U10-A)的输出端通过第七电阻(R66)连接到第三运算放大器(U10-B)的反相输入端；第三电容(C82)和第三电阻(R50)并联后连接在第二运算放大器(U10-A)的反相输入端和输出端之间；第九电阻(R68)连接在第三运算放大器(U10-B)的同相输入端和地之间；第四电容(C119)和第八电阻(R67)并联后连接在第三运算放大器(U10-B)的反相输入端和输出端之间；第三运算放大器(U1 0-B)的输出端通过第五电阻(R52)后作为同步解调电路的输出端。