一种电容测量电路及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电子测量技术领域，涉及一种电容测量电路及方法，适用于测量各种 类型电容的容值，本发明结构简单，成本低廉，测量方便，误差小。
【背景技术】
[0002] 电容作为电子电路中一种必不可少的器件，分布在各种电路中各个角落，与电阻 一样，应用非常普遍。电容的类型很多，根据材料可以分为瓷片电容、CBB电容、电解电容等 等，电容的容值范围也很大，以适应不同电路的需求。
[0003] 在日常的电路设计过程中，要使用电容，主要考虑的电容参数包括耐压值和容值， 对于一般的信号处理方面，电子工程师一般能判断某些类型的电容是否能承受电路的电 压，在特殊的场合一般会选用特殊的电容，相对于电容的容值，耐压值相对是个容易判断的 参数。现在市场上的万用表基本上没有电容值测量这个功能，这就给很多电路设计者带来 困扰，因为并不是每种电容都标注有容值大小的，而且电容的容值误差一般也比较大，在需 要高精度的场合，由于测量工具的缺失很难拣选出更符合要求的电容(为了更高精度的电 路，拣选电阻是经常用到的)，从而给电路设计带来麻烦。
[0004] 针对这种情况，本发明一种电容测量电路及方法，提供了一种简单的电容测量电 路，电路结构简单，成本低廉，使用方便，误差小，适用于各种电容的测量。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于设计一种电容测量电路及方法，可以方便的测量各种类型的电 容值，同时误差小。
[0006] 本发明的技术方案是：一种电容测量电路，由信号发生电路、测量电路、第一路 ADC、第一路整流电路、第二路ADC和第二路整流电路构成； 信号发生电路产生频率可调的正弦波信号，输出给测量电路和第一路整流电路； 测量电路由一个电阻和待测电容串联构成，电阻的一端与信号发生电路相连接，另一 端与待测电容相连接，待测电容的另一端接地；信号发生电路输入的正弦波经过电阻后分 为两路，一路进入待测电容，另一路输入给第-路整流电路； 第一路整流电路接收信号发生电路产生的正弦波信号，输出给第一路ADC ; 第二路整流电路，接收由电阻传输来的信号，输出给第二路ADC。
[0007] 上述一种电容测量电路，其特征在于信号发生电路产生的正弦波是幅度不变、频 率自动进行步进的正弦波，通过扫频捕获测量电路的半功率频点。
[0008] 上述的一种电容测量电路，其特征在于第一路整流电路和第二路整流电路的电路 结构及器件选型相同，以消除电路差异带来的误差。
[0009] -种电容测量方法，利用一个电阻和待测电容构成一个低通滤波器，通过信号发 生电路产生幅值一定频率步进的正弦波，通过整流电路和模/数转换电路，捕获该低通滤 波器的_3dB点的频率八从而得到角频率ω，根据-3dB点的频率和电阻的阻值，计算出待 测电容。
[0010] 本发明的工作原理是：通过信号发生电路输出幅值一定，频率按一定步距步进的 正弦波，正弦波输入给低通滤波器，同时输出给第一路整流电路，通过电阻之后输出给第二 路整流电路，通过两路ADC采集，可以捕获到低通滤波器的-3dB频点，从而计算出待测电容 值。
【附图说明】
[0011] 下面结合设计图对本发明作进一步说明： 图1是本发明一种电容测量电路的设计框图； 图2是本发明一种电容测量方法的测量流程图； 图1中：101、信号发生电路；102、第一路ADC ;103、第二路ADC ;104、第一路整流电路； 105、第二路整流电路；106、测量电路。
【具体实施方式】
[0012] 如图1所示是本发明本发明一种电容测量电路的设计框图，包括：信号发生电路 101、测量电路106、第一路ADC102、第一路整流电路104、第二路ADC103、第二路整流电路 105 ； 信号发生电路101产生频率可调的正弦波信号，输出给测量电路106和第一路整流电 路104 ;测量电路106由一个电阻R和待测电容Cx串联构成，电阻R的一端与信号发生电 路101相连接，另一端与待测电容Cx相连接，待测电容Cx的另一端接地；信号发生电路101 输入的正弦波经过电阻R后分为两路，一路进入待测电容Cx，另一路输入给第二路整流电 路 105 ; 第一路整流电路104接收信号发生电路101产生的正弦波信号，输出给第一路ADC102 ; 第二路整流电路105接收由电阻R传输来的信号，输出给第二路ADC103。
[0013] 信号发生电路101产生的正弦波是幅度为IV、频率从IHz开始，自动进行步进的正 弦波，通过扫频捕获测量电路的半功率频点。
[0014] 第一路整流电路104和第二路整流电路105为电路结构及器件选型完全相同的精 密全波整流电路，以消除电路差异带来的误差。
[0015] 一种电容测量方法的测量流程图如图2所示，信号发生电路101输出幅值为IV，起 始频率为IHz截止频率为IOOkHz的正弦波，并以IOOms的周期以IOOHz的步距进行频率步 进，两路ADC分别采集在步进过程中的电压幅值； 若在扫频过程中，一直没有出现第二路ADC103的值为第一路ADC102的值的二分之一 的情形，返回超出量程，结束测量；若出现，结束扫频，返回当前频率; 信号发生器101输出幅值为IV，起始频率为（Z^-IOO)Hz截止频率为（/?+100)Hz的正 弦波，并以IOOms的周期以IOHz的步距进行频率步进，两路ADC分别采集在步进过程中的 电压幅值，当第二路ADC103的值为第一路ADC102的值的二分之一，结束扫频，返回当前频 率/7 ; 信号发生器101输出幅值为IV，起始频率为（/7-10) Hz截止频率为（/7+10) Hz的正 弦波，并以IOOms的周期以IHz的步距进行频率步进，两路ADC分别采集在步进过程中的电 压幅值，当第二路ADC103的值为第一路ADC102的值的二分之一，结束扫频，返回当前频率 f2 ' 根据-3dB点的频率/J?，以及电阻R，计算出待测电容Cx的值：
【主权项】
1. 一种电容测量电路，其特征在于包括：信号发生电路（101)、测量电路（106)、第一路 ADC (102)、第一路整流电路（104)、第二路ADC (103)、第二路整流电路（105); 所述信号发生电路（101)，产生频率可调的正弦波信号，输出给测量电路（106)和第一 路整流电路（104); 所述的测量电路（106)，由一个电阻（R)和待测电容（Cx)串联构成，电阻（R)的一端与 信号发生电路（101)相连接，另一端与待测电容（Cx)相连接，待测电容（Cx)的另一端接地； 信号发生电路（101)输入的正弦波经过电阻（R)后分为两路，一路进入待测电容（Cx)，另一 路输入给第二路整流电路（105); 所述第一路整流电路（104)，接收信号发生电路（101)产生的正弦波信号，输出给第一 路ADC (102); 所述第二路整流电路（105)，接收由电阻（R)传输来的信号，输出给第二路ADC (103)。
2. 根据权利要求1所述的一种电容测量电路，其特征在于信号发生电路（101)产生的 是幅度不变、频率自动进行步进的正弦波，通过扫频捕获测量电路的半功率频点。
3. 根据权利要求1所述的一种电容测量电路，其特征在于第一路整流电路（104)和第 二路整流电路（105)的电路结构及器件选型相同，以消除电路差异带来的误差。
4. 一种电容测量方法，利用一个电阻（R)和待测电容（Cx)构成一个低通 滤波器，通过信号发生电路（101)产生幅值一定频率步进的正弦波，通过整流电 路和模/数转换电路，捕获该低通滤波器的_3dB点的频率/，从而得到角频率
根据-3dB点窄
才算出待测电容（Cx)，
【专利摘要】本发明一种电容测量电路及方法，电路由信号发生电路（101）、测量电路（106）、第一路ADC（102）、第一路整流电路（104）、第二路ADC（103）和第二路整流电路（105）构成；测量电路（106）是由一个电阻（R）和待测电容（Cx）构成的低通滤波器，通过信号发生电路（101）输出幅值一定，频率按一定步距步进的正弦波，并通过整流电路和ADC捕获低通滤波器的-3dB频点，从而计算出待测电容值；本发明结构简单，成本低廉，测量方便，可以测量各种类型电容的容值，误差小。
【IPC分类】G01R27-26
【公开号】CN104655932
【申请号】CN201310587438
【发明人】石强
【申请人】西安丁子电子信息科技有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2013年11月21日