一种电容测量电路的制作方法

本发明属于电容测量装置，具体涉及一种电容测量电路。

背景技术：

1、电容器作为基本的电气元件，在高压开关领域有广泛的应用，其参数精度是否满足要求，决定着电路的工作性能。当前电感测量大多采用伏安法、电桥法、谐振法等，伏安法在于测量电感两端电压与电流，电桥法的原理在于利用电桥平衡的原理计算出电感大小，谐振法大多利用并联谐振原理，通过改变回路参数使其谐振，然后根据公式计算出电感大小。上述方式基本都由手动完成，存在测量精度和效率低的问题。

2、为了解决上述问题，授权公告号为cn103308777b的中国专利提出了一种电容充电结束后，形成rc放电回路，记录电阻两端电压随时间的变化关系uc(t)，再使用对数时间轴lg(t)进行微分等一系列处理，最终得到rc电路时间常数τ，根据时间常数τ计算待测电容的方法。但该方法对于时间常数τ的求取过于复杂，计算不便。

3、授权公告号为cn211826247u的中国专利提出了一种测量电路板电容的测量装置，该装置包括一组五选电阻，一个未知阻值的电阻和多个比较器，虽然计算有所简化，但电路比较复杂，成本较高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电容测量电路，用以解决电容测量方法和电路构成较为复杂，成本较高的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种电容测量电路，包括分压模块、比较模块、rc放电模块和控制模块，所述分压模块包括在第一电源和地之间串联的两个以上的分压电阻，所述比较模块包括一个以上的比较器，比较器的反相输入端接在对应的两个相邻分压电阻的串接点上，比较器的同相输入端通过开关管接第二电源，每个比较器反相输入端的电压均小于第二电源电压，比较器的输出端接控制模块的输入端，控制模块的输出端接开关管的控制端，比较器的同相输入端还通过rc放电模块接地，所述rc放电模块包括一个用于与被测电容并联的放电电阻，所述控制模块用于根据各个比较器输出低电平的时间计算得到被测电容的电容值。

3、进一步地，所述分压电阻的数量为比较器数量加一。

4、进一步地，所述比较器的数量为两个，所述分压电阻数量为三个，沿电流方向三个分压电阻依次为第一分压电阻、第二分压电阻和第三分压电阻，一个比较器的反相输入端接在第一分压电阻和第二反压电阻的串接点，另一个比较器的反相输入端接在第二分压电阻和第三分压电阻的串接点。

5、进一步地，第三分压电阻上电压等于一阶rc电路放电电压响应曲线中二倍时间常数对应的电压值；第二分压电阻上的电压等于一阶rc电路放电电压响应曲线中时间常数对应的电压值减去第三分压电阻的电压。

6、进一步地，所述控制模块用于采用如下方法得到被测电容的电容值：根据比较器的输出时间计算出rc放电模块的时间常数，再根据求得的时间常数和放电电阻阻值计算出待测电容的电容值。

7、进一步地，根据比较器的输出时间计算出rc放电模块的时间常数的手段为：根据每个比较的输出时间得出各自对应的时间常数后，求取各个时间常数的平均值作为rc放电模块的时间常数。

8、进一步地，所述第一电源和所述第二电源的电压相等。

9、进一步地，所述开关管为三极管。

10、其有益效果为：本发明的电容测量电路，通过设置分压模块，使比较器的反相输入端电压小于第二电源电压，当比较器的同相输入端电压小于反相输入端电压时比较器输出低电平，根据比较器输出低电平的时间结合一阶rc电路放电时的电压响应曲线即可求出待测电容的电容值。无需记录电阻两端电压随时间的变化关系，也无需对该对应关系使用对数时间轴进行微分，计算步骤简单，计算量小，测量和计算更加简单方便。同时电路也更加简单，成本低，容易实现。

技术特征：

1.一种电容测量电路，其特征在于，包括分压模块、比较模块、rc放电模块和控制模块，所述分压模块包括在第一电源和地之间串联的两个以上的分压电阻，所述比较模块包括一个以上的比较器，比较器的反相输入端接在对应的两个相邻分压电阻的串接点上，比较器的同相输入端通过开关管接第二电源，每个比较器反相输入端的电压均小于第二电源电压，比较器的输出端接控制模块的输入端，控制模块的输出端接开关管的控制端，比较器的同相输入端还通过rc放电模块接地，所述rc放电模块包括一个用于与被测电容并联的放电电阻，所述控制模块用于根据各个比较器输出低电平的时间计算得到被测电容的电容值。

2.根据权利要求1所述的电容测量电路，其特征在于，所述分压电阻的数量为比较器数量加一。

3.根据权利要求2所述的电容测量电路，其特征在于，所述比较器的数量为两个，

4.根据权利要求3所述的电容测量电路，其特征在于，第三分压电阻上电压等于一阶rc电路放电电压响应曲线中二倍时间常数对应的电压值；第二分压电阻上的电压等于一阶rc电路放电电压响应曲线中时间常数对应的电压值减去第三分压电阻的电压。

5.根据权利要求1所述的电容测量电路，其特征在于，所述控制模块用于采用如下方法得到被测电容的电容值：根据比较器的输出时间计算出rc放电模块的时间常数，再根据求得的时间常数和放电电阻阻值计算出待测电容的电容值。

6.根据权利要求5所述的电容测量电路，其特征在于，根据比较器的输出时间计算出rc放电模块的时间常数的手段为：根据每个比较的输出时间得出各自对应的时间常数后，求取各个时间常数的平均值作为rc放电模块的时间常数。

7.根据权利要求1所述的电容测量电路，其特征在于，所述第一电源和所述第二电源的电压相等。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的电容测量电路，其特征在于，所述开关管为三极管。

技术总结
本发明属于本发明属于电容测量装置技术领域，具体涉及一种电容测量电路，包括分压模块、比较模块、RC放电模块和控制模块，分压模块包括在第一电源和地之间串联的两个以上的分压电阻，比较模块包括一个以上的比较器，比较器的反相输入端接在对应的两个相邻分压电阻的串接点上，比较器的同相输入端通过开关管接第二电源，比较器的同相输入端还通过RC放电模块接地，RC放电模块包括一个用于与被测电容并联的放电电阻，通过调整分压电阻的电压使比较器反向输入端的电压小于第二电源电压，根据比较器反向输入端的电压和输出低电平的时间，结合一阶RC电路的放电电压响应曲线和放电电阻的阻值求出待测电容的电容值。

技术研发人员：罗帆,张一茗,谭盛武,姚永其,李少华,何莉鹏,张文涛,李艳艳,王子聪,李得祥,刘虎腾,史超名,段启超,马栋良,金喜洋,朱振毅,李智超
受保护的技术使用者：平高集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29