一種微小差分電容測(cè)量電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電容測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種微小差分電容測(cè)量電路。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，對(duì)于微小差分電容測(cè)量主要有脈沖激勵(lì)電平比較式微小差分電容檢測(cè)線路和正弦激勵(lì)電橋式微小差分電容檢測(cè)線路。脈沖激勵(lì)電平比較式微小差分電容檢測(cè)線路存在較大的脈沖噪聲干擾且溫度穩(wěn)定性較差；正弦激勵(lì)電橋式微小差分電容檢測(cè)線路的輸出阻抗較高，容易受到分布參數(shù)的影響，產(chǎn)生偏差影響。以上兩種方式測(cè)量線路很難應(yīng)用在需要高精度、高帶寬、低噪聲的場(chǎng)合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計(jì)合理、精度高、穩(wěn)定性強(qiáng)的微小差分電容測(cè)量電路。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種微小差分電容測(cè)量電路，包括正弦恒流激勵(lì)源、兩個(gè)運(yùn)算放大器、兩個(gè)反饋電阻、精密差分運(yùn)算放大器、乘法器、兩個(gè)增益調(diào)節(jié)電阻，兩個(gè)被測(cè)差分電容的公共引腳接到正弦恒流激勵(lì)源上，兩個(gè)被測(cè)差分電容的另一引腳分別連接到兩個(gè)運(yùn)算放大器的反向輸入端上，兩個(gè)運(yùn)算放大器的輸出端分別通過(guò)反饋電阻連接到兩個(gè)運(yùn)算放大器的反向輸入端，兩個(gè)運(yùn)算放大器的輸出端還分別通過(guò)增益調(diào)節(jié)電阻連接到精密差分運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端，該精密差分運(yùn)算放大器輸出的差分放大信號(hào)由乘法器解調(diào)為直流信號(hào)，該信號(hào)在小范圍內(nèi)與差分電容值成線性關(guān)系，供后繼控制或處理線路使用。
[0006]而且，所述兩個(gè)反饋電阻的取值相同。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0008]1、本發(fā)明利用跨導(dǎo)放大器的輸入虛地原理解決了輸入阻抗匹配的矛盾，利用單路正弦激勵(lì)確保了線路低噪聲和降低了線路參數(shù)對(duì)稱設(shè)計(jì)的難度，利用恒流激勵(lì)源使得差分電路接入跨導(dǎo)放大器后的高頻微分效應(yīng)得到抑制，進(jìn)一步降低了線路噪聲，從而實(shí)現(xiàn)了低噪聲、低漂移、高帶寬、高穩(wěn)定的微小差分電容測(cè)量功能，可廣泛用于石英撓性加速度計(jì)等需要通過(guò)差分電容測(cè)量來(lái)測(cè)量微位移的應(yīng)用場(chǎng)合。
[0009]2、本發(fā)明的整體穩(wěn)定性主要取決于兩個(gè)跨導(dǎo)放大器的反饋電阻的相對(duì)穩(wěn)定性，這比其它依賴于有源器件性能的線路更易實(shí)現(xiàn)，性能更加可靠。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明的電路原理圖；
[0011]圖2是本發(fā)明各部分電路輸出波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳述:
[0013]一種微小差分電容測(cè)量電路，是將差分電容的兩個(gè)獨(dú)立引腳分別接到兩個(gè)設(shè)計(jì)成嚴(yán)格對(duì)稱的跨導(dǎo)放大器上，在差分電容的公共端施加經(jīng)濾波降噪的正弦恒流激勵(lì)，最終通過(guò)精密差分運(yùn)算放大器將與差分電容變化量呈線性關(guān)系的電壓信號(hào)輸出到需要的后級(jí)線路中去。
[0014]如圖1所示，微小差分電容測(cè)量電路包括正弦恒流激勵(lì)源(I)、運(yùn)算放大器(5)、運(yùn)算放大器(7)、反饋電阻(4)、反饋電阻(6)、精密差分運(yùn)算放大器(10)、乘法器(11)、增益調(diào)節(jié)電阻(8)和增益調(diào)節(jié)電阻(9)，被測(cè)差分電容(2)、被測(cè)差分電容(3)的公共引腳接到正弦恒流激勵(lì)源(I)上，被測(cè)差分電容(2)、被測(cè)差分電容(3)的另一引腳分別連接到運(yùn)算放大器(5)、運(yùn)算放大器(7)的兩個(gè)反向輸入端上，運(yùn)算放大器(5)、運(yùn)算放大器(7)的輸出端分別通過(guò)反饋電阻(4)、反饋電阻(6)連接到運(yùn)算放大器(5)、運(yùn)算放大器(7)的反向輸入端，反饋電阻(4)、反饋電阻(6)取值相等，并根據(jù)實(shí)際增益需要選擇阻值。運(yùn)算放大器(5)、運(yùn)算放大器(7)的輸出端還分別通過(guò)電阻(8)、電阻(9)連接到精密差分運(yùn)算放大器(10)的兩個(gè)輸入端，運(yùn)算放大器(5)、運(yùn)算放大器(7)的輸出信號(hào)由精密差分運(yùn)算放大器(10)進(jìn)行差分放大，電阻(8)和電阻(9)提供兩路差分信號(hào)的增益調(diào)節(jié)手段。精密差分運(yùn)算放大器(10)輸出的差分放大信號(hào)由乘法器(11)解調(diào)為直流信號(hào)，該信號(hào)在小范圍內(nèi)與差分電容值成線性關(guān)系，供后繼控制或處理線路使用。
[0015]本微小差分電容測(cè)量電路中的各部分波形如圖2所示。其中，V1、V2分別為兩個(gè)運(yùn)算放大器管腳5、管腳7輸出端的電壓波形，幅值大小分別同電容(2)、電容(3)的容值成正比；V3為V1、V2經(jīng)精密差分運(yùn)算放大器(10)差分放大后的輸出電壓波形；V4是V3經(jīng)過(guò)乘法器(11)解調(diào)后的輸出電壓波形；V5是V4經(jīng)RC低通濾波在電容(12)上得到的電壓波形，該直流電壓同電容(2)、電容(3)的差分值成線性關(guān)系。
[0016]需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明所述的實(shí)施例是說(shuō)明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明包括并不限于【具體實(shí)施方式】中所述的實(shí)施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實(shí)施方式，同樣屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微小差分電容測(cè)量電路，其特征在于:包括正弦恒流激勵(lì)源、兩個(gè)運(yùn)算放大器、兩個(gè)反饋電阻、精密差分運(yùn)算放大器、乘法器、兩個(gè)增益調(diào)節(jié)電阻，兩個(gè)被測(cè)差分電容的公共引腳接到正弦恒流激勵(lì)源上，兩個(gè)被測(cè)差分電容的另一引腳分別連接到兩個(gè)運(yùn)算放大器的反向輸入端上，兩個(gè)運(yùn)算放大器的輸出端分別通過(guò)反饋電阻連接到兩個(gè)運(yùn)算放大器的反向輸入端，兩個(gè)運(yùn)算放大器的輸出端還分別通過(guò)增益調(diào)節(jié)電阻連接到精密差分運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端，該精密差分運(yùn)算放大器輸出的差分放大信號(hào)由乘法器解調(diào)為直流信號(hào)，該信號(hào)在小范圍內(nèi)與差分電容值成線性關(guān)系，供后繼控制或處理線路使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微小差分電容測(cè)量電路，其特征在于:所述兩個(gè)反饋電阻的取值相同。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微小差分電容測(cè)量電路，其主要技術(shù)特點(diǎn)是：包括正弦恒流激勵(lì)源、兩個(gè)運(yùn)算放大器、兩個(gè)反饋電阻、精密差分運(yùn)算放大器、乘法器、兩個(gè)增益調(diào)節(jié)電阻，兩個(gè)被測(cè)差分電容的公共引腳接到正弦恒流激勵(lì)源上，另一引腳分別連接到兩個(gè)運(yùn)算放大器的反向輸入端上，兩個(gè)運(yùn)算放大器的輸出端分別通過(guò)反饋電阻連接到兩個(gè)運(yùn)算放大器的反向輸入端，通過(guò)增益調(diào)節(jié)電阻連接到精密差分運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端，該精密差分運(yùn)算放大器輸出的差分放大信號(hào)由乘法器解調(diào)為直流信號(hào)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了低噪聲、低漂移、高帶寬、高穩(wěn)定的微小差分電容測(cè)量功能，可廣泛用于石英撓性加速度計(jì)等需要通過(guò)差分電容測(cè)量來(lái)測(cè)量微位移的應(yīng)用場(chǎng)合。
【IPC分類】G01R27-26
【公開號(hào)】CN104569610
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510001129
【發(fā)明人】楊曄, 李城鎖, 李中, 高維, 王偉
【申請(qǐng)人】中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七0七研究所
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月5日