[发明专利]一种石英晶体微天平的静态电容补偿电路和方法

摘要

本发明公开了一种石英晶体微天平的静态电容补偿电路和方法，所述静态电容补偿电路包括电位控制单元、直流控制单元、静态电容补偿单元、信号衰减单元和信号采集单元；方案在电路中加入一变容二极管，通过直流控制单元控制变容二极管电容量的大小，对变容二极管施加一交流电压使得通过变容二极管的电流与流过石英晶体静态电容的电流大小相等，相互抵消，从而达到电容补偿的目的；由运算放大器和变容二极管构成电容补偿单元，对石英晶体静态电容进行精确补偿，实现静态电容的自动补偿，补偿准确度及稳定性良好。电容补偿范围为：2pF‑30pF，电容补偿精度±2pF。

主权项

1.一种石英晶体微天平的静态电容补偿电路，其特征在于，包括：电位控制单元、直流控制单元、静态电容补偿单元、信号衰减单元和信号采集单元；电位控制单元包括：运算放大器A1，运算放大器A2，运算放大器A3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、单刀双掷开关S1、双刀双掷开关S2及待电容补偿石英晶体X1；信号源V2的正极和运算放大器A1的同相输入端连接，运算放大器A1的输出端和运算放大器A2的同相输入端连接，运算放大器A2的输出端通过电阻R1和双刀双掷开关S2的第一不动端连接，运算放大器A2的输出端还通过电阻R2和双刀双掷开关S2的第二不动端连接，运算放大器A2的输出端还通过电阻R3和双刀双掷开关S2的第三不动端连接，运算放大器A2的输出端还通过电阻R4和双刀双掷开关S2的第四不动端连接，双刀双掷开关S2的第一动端和单刀双掷开关S1的第一不动端连接，双刀双掷开关S2的第二动端和单刀双掷开关S1的第二不动端连接，单刀双掷开关S1的动端和待电容补偿石英晶体X1的一端连接，待电容补偿石英晶体X1的另一端连接至地；待电容补偿石英晶体X1的一端还和运算放大器A3的同向输入端连接，运算放大器A3的反向输入端和输出端均和运算放大器A2的反向输入端连接；静态电容补偿单元包括：运算放大器A1、运算放大器A5、电阻R10、电阻R11、电容C1和变容二极管D1；运算放大器A1的反相输入端和运算放大器A1的输出端、运算放大器A5的同相输入端均连接，运算放大器A5的反相输入端通过电阻R10连接至地，运算放大器A5的反相输入端还通过电阻R11和电容C1的一端、运算放大器A5的输出端均连接，电容C1的另一端和变容二极管D1的负极连接，变容二极管D1的正极和待电容补偿石英晶体X1的一端连接；直流控制单元包括：运算放大器A6、直流源V1、电阻R12和电感L1；直流源V1的负极连接至地，直流源V1的正极和运算放大器A6的同相输入端连接，运算放大器A6的反相输入端和运算放大器A6的输出端、电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端通过电感L1和变容二极管D1的负极连接；信号衰减单元包括：运算放大器A4、单刀双掷开关S3、双刀双掷开关S4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8和电阻R9；运算放大器A4的同相输入端和运算放大器A2的输出端连接，运算放大器A4的反相输入端和运算放大器A4的输出端连接，运算放大器A4的反相输入端还通过电阻R5和单刀双掷开关S3的动端连接，单刀双掷开关S3的第一不动端、第二不动端分别和双刀双掷开关S4的第一动端、第二动端连接，双刀双掷开关S4的第一不动端、第二不动端、第三不动端和第四不动端分别通过电阻R6、电阻R7、电阻R8和电阻R9连接至地；信号采集单元包括：模拟乘法器A7、模拟乘法器A8、低通滤波模块LP1、低通滤波模块LP2、模数转换器ADC1和模数转换器ADC2；信号源V3的负极连接至地，信号源V3的正极和模拟乘法器A7的第二输入端连接，模拟乘法器A7的输出端通过低通滤波模块LP1和模数转换器ADC1连接，信号源V2的负极连接至地，信号源V2的正极和模拟乘法器A8的第二输入端连接，模拟乘法器A8的输出端通过低通滤波模块LP2和模数转换器ADC2连接，模拟乘法器A7的第一输入端、模拟乘法器A8的第一输入端均连接至电阻R5的一端。