接控制各个电容模拟器，获取各个电容模拟器的工作状态。各个电容模拟器与所述主控制器51连接，适于根据激励信号和所述仿真电容值产生仿真信号，所述仿真信号的频率与所述激励信号的频率相同，所述仿真信号的幅度为VinX (Cs + Cr)，其中，Cs为所述仿真电容值，Vin为所述激励信号的幅度，Cr为预设的参考电容值。
[0036]本实用新型实施例提供的电容传感器的模拟装置，基于电压的变化对应电容的变化关系，使用电子技术模拟与实际物理电容等效的变化规律，将电容变化量转换为电压变化量。用户通过上位机设置不同的仿真电容值，可以连续模拟宽范围的电容变化。采用本实用新型实施例的电容传感器的模拟装置，实现了 5pF~450pF电容量的模拟。并且，模拟装置中仿真电容值的变化响应速度快、电容值稳定，电容的分辨率可以达到lpF，提高了模拟结果精度，降低了对电容传感器进行模拟的成本。
[0037]下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
[0038]本实用新型实施例提供电容模拟器的一种具体结构，所述电容模拟器包括从控制器、至少一个模拟输入通道以及至少一个模拟输出通道。继续参考图5，在本实施例中，以每个电容模拟器包括一个模拟输入通道和一个模拟输出通道为例进行说明。所述电容模拟器52包括从控制器521、模拟输入通道522以及模拟输出通道523，所述电容模拟器53包括从控制器531、模拟输入通道532以及模拟输出通道533。由于所述电容模拟器52和所述电容模拟器53结构相同，下面仅以所述电容模拟器52为例进行说明。
[0039]具体地，所述模拟输入通道522与激励源和所述从控制器521连接，适于对所述激励信号进行模数转换处理以获得第一数字信号，将所述第一数字信号发送至所述从控制器521。进一步，所述模拟输入通道522包括模数转换器。所述从控制器521与所述主控制器51连接，从所述主控制器51接收所述仿真电容值、从所述模拟输入通道522接收所述第一数字信号，适于对所述第一数字信号和所述仿真电容值进行数字乘法处理以获得第二数字信号，即所述第二数字信号的幅度等于所述第一数字信号的幅度与所述仿真电容值的乘积，并将所述第二数字信号发送至所述模拟输出通道523。所述从控制器521可以为FPGA芯片，例如，可以为ALTERA公司的EP3C25F324。本领域技术人员知晓如何采用FPGA芯片对所述第一数字信号和所述仿真电容值进行数字乘法处理，在此不再赘述。所述模拟输出通道523与所述从控制器521连接，适于对所述第二数字信号进行信号输出调理适配以获得所述仿真信号。需要说明的是，在本实施例中仅以一个电容模拟器包括一个模拟输入通道和一个模拟输出通道为例进行说明，实际上每个电容模拟器可以包括多个模拟输入通道和多个模拟输出通道，同时模拟多个电容传感器的工作，提高仿真测试效率。
[0040]本实用新型实施例提供所述模拟输出通道523的一种具体结构，如图6所示，所述模拟输出通道523包括数模转换器61、带通滤波器62、输出接口电路63以及参考电容CR。所述参考电容CR适于提供所述参考电容值，即所述参考电容CR的电容值等于所述参考电容值，所述参考电容值可根据实际需求进行设置，本实用新型实施例对此不作限定。
[0041]具体地，所述数模转换器61与所述从控制器521连接，适于对所述第二数字信号进行数模转换处理以获得第一模拟信号。对于具有多个模拟输出通道的电容模拟器，若采用双端口的数模转换器，则每两个模拟输出通道可以共用一个数模转换器。所述带通滤波器62与所述数模转换器61连接，适于对所述第一模拟信号进行带通滤波处理以获得第二模拟信号。通过带通滤波处理，可以滤除数模转换过程中的高频信号。所述输出接口电路63与所述带通滤波器62连接，适于对所述第二模拟信号进行放大以及驱动能力增强处理以获得第三模拟信号。所述参考电容CR的一端适于接收所述第三模拟信号，所述参考电容CR的另一端适于输出所述仿真信号。在本实施例中，所述参考电容CR为聚苯乙烯薄膜电容。聚苯乙烯薄膜电容精度高、温度系数小，能够减小温度的变化对输出信号的影响，保证输出信号的稳定和准确。
[0042]本实用新型实施例提供所述输出接口电路63的一种具体结构，如图7所示，所述输出接口电路63包括运算放大器Al、相位补偿电容C71、第一电阻R71以及第二电阻R72。具体地，所述运算放大器Al的同相输入端适于接收所述第二模拟信号，即所述运算放大器Al的同相输入端连接所述带通滤波器62的输出端，所述运算放大器Al的反相输入端连接所述相位补偿电容C71的一端和所述第一电阻R71的一端，所述运算放大器Al的输出端连接所述相位补偿电容C71的另一端和所述第二电阻R72的一端，所述第一电阻R71的另一端连接所述第二电阻R72的另一端并适于输出所述第三模拟信号。本实施例提供的输出接口电路，可以提高线路的驱动能力，适应不同类型负载需求。
[0043]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种电容传感器的模拟装置，其特征在于，包括主控制器和至少一个电容模拟器； 所述主控制器与上位机连接，适于将用户通过上位机设置的仿真电容值转发至所述电容模拟器； 所述电容模拟器与所述主控制器连接，适于根据激励信号和所述仿真电容值产生仿真信号，所述仿真信号的频率与所述激励信号的频率相同，所述仿真信号的幅度为VinX(Cs + Cr)，其中，Cs为所述仿真电容值，Vin为所述激励信号的幅度，Cr为预设的参考电容值。2.根据权利要求1所述的电容传感器的模拟装置，其特征在于，所述电容模拟器包括从控制器、至少一个模拟输入通道以及至少一个模拟输出通道； 所述模拟输入通道与激励源连接，适于对所述激励信号进行模数转换处理以获得第一数字信号； 所述从控制器与所述模拟输入通道和所述主控制器连接，适于对所述第一数字信号和所述仿真电容值进行数字乘法处理以获得第二数字信号； 所述模拟输出通道与所述从控制器连接，适于对所述第二数字信号进行信号输出调理适配以获得所述仿真信号。3.根据权利要求2所述的电容传感器的模拟装置，其特征在于，所述模拟输入通道包括模数转换器。4.根据权利要求2所述的电容传感器的模拟装置，其特征在于，所述模拟输出通道包括数模转换器、带通滤波器、输出接口电路以及参考电容，所述参考电容适于提供所述参考电容值； 所述数模转换器与所述从控制器连接，适于对所述第二数字信号进行数模转换处理以获得第一模拟信号； 所述带通滤波器与所述数模转换器连接，适于对所述第一模拟信号进行带通滤波处理以获得第二模拟信号； 所述输出接口电路与所述带通滤波器连接，适于对所述第二模拟信号进行放大以及驱动能力增强处理以获得第三模拟信号； 所述参考电容的一端适于接收所述第三模拟信号，所述参考电容的另一端适于输出所述仿真信号。5.根据权利要求4所述的电容传感器的模拟装置，其特征在于，所述输出接口电路包括运算放大器、相位补偿电容、第一电阻以及第二电阻； 所述运算放大器的同相输入端适于接收所述第二模拟信号，所述运算放大器的反相输入端连接所述相位补偿电容的一端和所述第一电阻的一端，所述运算放大器的输出端连接所述相位补偿电容的另一端和所述第二电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接所述第二电阻的另一端并适于输出所述第三模拟信号。6.根据权利要求4所述的电容传感器的模拟装置，其特征在于，所述参考电容为聚苯乙烯薄膜电容。7.根据权利要求1所述的电容传感器的模拟装置，其特征在于，所述主控制器通过USB接口与上位机连接。
【专利摘要】一种电容传感器的模拟装置，包括主控制器和至少一个电容模拟器。所述主控制器与上位机连接，适于将用户通过上位机设置的仿真电容值转发至所述电容模拟器；所述电容模拟器与所述主控制器连接，适于根据激励信号和所述仿真电容值产生仿真信号，所述仿真信号的频率与所述激励信号的频率相同，所述仿真信号的幅度为Vin×（Cs÷Cr），其中，Cs为所述仿真电容值，Vin为所述激励信号的幅度，Cr为预设的参考电容值。本实用新型实施例提供的电容传感器的模拟装置，提高模拟结果精度，降低了成本。
【IPC分类】G01D18/00
【公开号】CN204924274
【申请号】CN201520751940
【发明人】任彬伟, 匡顺兰, 谌德国
【申请人】成都华太测控技术有限公司
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年9月25日