[发明专利]一种基于时间参数的电容测量集成电路和测量方法

说明书

本发明提供了一种基于时间参数的电容测量集成电路和测量方法，根据电容的时间特性，通过简单的模数电路模块，实现了通过设置简易参数测量电容容值的功能。本发明提供了一种简单测量电容容值的方法及电路，大大降低了测试成本。本发明的电路模块简洁、逻辑清晰，实现便利。

技术领域

本发明属于元器件测量技术领域，具体涉及一种基于时间参数的电容测量集成电路和测量方法。

背景技术

现有的用于测量含时参数电容的测量系统包括波形函数发生器模块、被测电容模块、示波器模块、积分器模块、数据处理模块、单片机MCU模块和显示模块，波形函数发生器模块输出端与被测电容模块输入端信号连接，被测电容模块输出端与示波器模块输入端电连接，示波器模块输出端与积分器模块输入端信号连接，积分器模块输出端与数据处理模块输入端信号连接，数据处理模块输出端与单片机MCU模块输入端信号连接，单片机MCU模块输出端与显示模块输入端信号连接；该系统实现了对含时参数电容的电容-时间特性的测量，但缺陷是测量逻辑复杂，使用电路模块繁杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于时间参数的电容测量集成电路和测量方法，用于通过设置简易参数测量电容的容值。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种基于时间参数的电容测量集成电路，其特征在于：包括电容转时间模块、时间转电压模块和数值转换模块；电容转时间模块包括电压比较器模块，用于根据待测电容的大小提供脉冲信号；时间转电压模块包括第一积分模块和第二积分模块，用于根据脉冲信号获得模拟电压值；数值转换模块包括比例转换电路，用于将模拟电压值转换成测量电容值并输出。

按上述方案，第一积分模块包括第一运放D1、第一电阻R1、第十电阻R10和待测电容C；第一运放D1的反相输入端通过串联第一电阻R1后连接脉冲信号端，从而输入第一时间脉冲信号U1，第一时间脉冲信号U1用于控制时间参数，并决定测量时间的长短和测量精度；第一运放D1的同相输入端通过串联第十电阻R10后接地；待测电容C并联在第一运放D1的反相输入端和输出端之间；设积分时间为t，则第一运放D1的输出端输出电压U2为：

进一步的，电压比较器模块包括第二运放D2、第二电阻R2和第三电阻R3；第二运放D2的反相输入端通过串联第三电阻R3后连接第一运放D1的输出端，从而输入电压U2；同时第二运放D2的反相输入端通过串联第二电阻R2后输入参考电压U-ref；第二运放D2的同相输入端接地；第二运放D2的输出端输出电压U3。

进一步的，还包括开关模块；开关模块包括MOS管M1、第九电阻R9和多路选择器D3；MOS管M1的栅极连接第二运放D2的输出端，从而输入电压U3，用于控制第二积分模块的工作时间；MOS管M1的漏极通过串联第九电阻R9后连接电源端，从而输入电压Vcc；MOS管M1的漏极还连接多路选择器D3的数据通道选择端；MOS管M1的源极接地和多路选择器D3的数据输入端0；多路选择器D3的数据输入端1连接脉冲信号端，从而输入第一时间脉冲信号U1；多路选择器D3的输出端输出电压U4。

进一步的，第二积分模块包括第四运放D4、第四电阻R4、第八电阻R8和第一电容C1；第四运放D4的反相输入端通过串联第四电阻R4后连接多路选择器D3的输出端，从而输入电压U4；第四运放D4的同相输入端通过串联第八电阻R8后接地；第一电容C1并联在第四运放D4的反相输入端和输出端之间；第四运放D4的输出端输出电压U5；

当电路上电时，U3＝-Vcc，MOS管M1截止，U4＝U1，第二积分模块开始工作；

设阈值电压为Ut，阈值电压Ut与参考电压U-ref的关系为：

当第一积分模块输出电压U2大于阈值电压Ut时，U3＝Vcc，MOS管M1导通，U4＝0，第二积分模块停止工作，U5保持停止之前的电压值；