一种电容传感器微弱电容测量保护电路的制作方法

本实用新型涉及电路设计技术领域，尤其涉及一种电容传感器微弱电容测量保护电路。

背景技术：

电容传感器广泛应用于多种检测系统中，用以测量诸如液位、压力、位移、加速度等物理量。在某些场合，例如电容层析成像系统中，传感电容的变化量小至fF级，这就对电容测量电路提出了更高的要求。在现阶段测量fF级的电容主要有下述困难：杂散电容往往要比被测电容高的多，被测量常被淹没在干扰信号中；由于测量对象的快速多变性，需要较高的数据采集速度，但采集速度和降低噪声的矛盾难以解决，滤波器的存在成为提高数据采集速度的瓶颈；结构复杂，制造成本较高。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种电容传感器微弱电容测量保护电路，以解决现有技术中的不足。

为了达到上述目的，本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的：

提供一种电容传感器微弱电容测量保护电路，其中，包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第一电容、第二电容、第一运算放大器、第二运算放大器、第一同相缓冲器和第二同相缓冲器，所述第一开关为输入端，所述第一开关的另一端分别连接所述第二开关和所述第一电容，所述第二电容的一端分别连接所述第三电容和所述第一运算放大器的负输入端，所述第二开关的另一端、所述第一电容的另一端、所述第二电容的另一端和所述第一运算放大器的正输入端分别接地，所述第三开关与所述第三电容并联，所述第一运算放大器的输出端有两路，一路依次通过所述第四开关、所述第一同相缓冲器连接所述第二运算放大器的正输入端，另一路依次通过所述第五开关、所述第二同相缓冲器连接所述第二运算放大器的负输入端，所述第一同相缓冲器的输入端通过所述第四电容接地，所述第二同相缓冲器的输入端通过所述第五电容接地，所述第二运算放大器的输出为输出端，外部被测电容位于所述第一电容和所述第二电容之间。

上述电容传感器微弱电容测量保护电路，其中，所述第三电容的值为5pF。

上述电容传感器微弱电容测量保护电路，其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关均采用型号为ADG212A的CMOS开关。

上述电容传感器微弱电容测量保护电路，其中，所述第一运算放大器和所述第二运算放大器均采用TL081。

与已有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

由于本系统不需要滤波器，因此可以大幅度提高数据采集速度，具有较强的抗杂散电容的性能和较高的分辨率，结构简单，制造成本低廉。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参考图1所示，本实用新型电容传感器微弱电容测量保护电路包括第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5、第一电容C1、第二电容C2、第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第一同相缓冲器V1和第二同相缓冲器V2，第一开关S1为输入端Vin，第一开关S1的另一端分别连接第二开关S2和第一电容C1，第二电容C2的一端分别连接第三电容C3和第一运算放大器U1的负输入端，第二开关S2的另一端、第一电容C1的另一端、第二电容C2的另一端和第一运算放大器U1的正输入端分别接地，第三开关S3与第三电容C3并联，第一运算放大器U1的输出端有两路，一路依次通过第四开关S4、第一同相缓冲器V1连接第二运算放大器U2的正输入端，另一路依次通过第五开关S5、第二同相缓冲器V2连接第二运算放大器U2的负输入端，第一同相缓冲器V1的输入端通过第四电容C4接地，第二同相缓冲器V2的输入端通过第五电容C5接地，第二运算放大器U2的输出为输出端Vout，外部被测电容Cx位于第一电容C1和第二电容C2之间。本技术方案中，第三电容C3的值为5pF，第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5均采用型号为ADG212A的CMOS开关，第一运算放大器U1和第二运算放大器U2均采用TL081。图中被测电容Cx的左侧极板为激励电极，右侧极板为检测电极，第一电容C1和第二电容C2分别表示电极所有杂散电容的等效电容，第一电容C1由激励源驱动，它的存在对流过被测电容Cx的电流无影响，第二电容C2在检测过程中始终处于虚地状态，第二电容C2的两端无电压差，因而它也对电容测量无影响，因而整个电路对杂散电容的存在不敏感，即本电路具有较强的抗杂散电容的性能。

从上述实施例可以看出，本实用新型的优势在于：

由于本系统不需要滤波器，因此可以大幅度提高数据采集速度，具有较强的抗杂散电容的性能和较高的分辨率，结构简单，制造成本低廉。

以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例，其只是作为范例。对于本领域技术人员而言，任何等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作出的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。