基于RISC-SOC微电容测量模块的研制

　　2.2 电容测量电路

　　电容测量电路如图4所示。DDS产生的正弦波是电压范围0-1.2V 的正弦波，即直流0.6V ，峰峰值1.2V的正弦波。首先被C1隔除直流分量，再被运放U3A放大10倍，变成正负对称，峰峰值12V的正弦波。DDS产生的正弦波还残留有高频分量，C2和R2构成低通滤波器，转折频率3KHz，保留激励正弦波，滤除残余高频分量。放大后的正弦电压加在被测电容Cx上，在此激励之下流过Cx的电流被U3B转换成电压值。U3B输出的是输幅度正比于Cx的大小的正弦电压，且与屏蔽引线长度无关。C3用于进一步滤除残余高频。U3C和U3D构成精密检波电路，将U3B的输出交流电压转化成直流电压。运放的输出端不能直接和4270内部的Sigma-Delta型ADC直接连接。需要在采样前增加一RC滤波器。

　　3 引线电容抑制

　　由于导线本身具有电容，会对电容测量带来干扰，所以要采取措施来降低或消除引线电容。如图5所示，C y1,Cy2为引线等效电容。C y1在激励源与地之间，和Cx并联，由于激励源很低阻抗，a,c间的电流对a、b间电压几乎没有影响。因此C y1对测量不会造成影响。C y2在b点和地之间。b点用运放给出一个虚地，那么b、c 间无压差。且b、c间分布电容C y2的容量相对较小(几十pF)，阻抗较高，所以b,c间电压几乎为0，无电流通过。由此可知，C y1, Cy2都不会对测量带来影响。图中虚线为屏蔽层，电缆的屏蔽层则完全屏蔽了外干扰电场对测量的影响。

　　图5 引线抑制电路