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适用于微型仪器的精密电容传感器接口

作者:时间:2017-06-04来源:网络收藏

  在某些电容传感器|0">的应用中,仪器的前端必须足够小才能装入狭窄的空间里。图1是一个这种用途的精密接口。一个低电压555定时器IC1的方波输出不断触发精密单稳IC2,产生用于时间周期T1和T2的半稳定输出,两个时间周期与外接时序电容成正比:T1=KR0(CS+C0)和T2=KR0CS,其中K是乘数。当电容大于100pF时,K近似与外接时序电容无关(参考文献1)。因此,一只150pF电容C0与CS并联,提供一个偏置,使单稳的工作保持在一个线性范围内,即使CS的值小于100pF。

  为达到好的测量精度,用一个固定值150pF电容连接一个参考通道。这种方法可同时消除杂散电容和转换时间的影响。这个接口电路采用单3.3V供电。电路紧凑的设计实现了灵活性,你可以很容易将其集成到一个靠近测量点的微型测量头内。IC3将输出转换为LVDS(低压差分信令)电平,然后用一根标准的5e类电缆将这些输出传送给可能距离较远的终端。只要电缆短于10m,传输带宽就足以保证测量精度在可接受的数皮法至数百皮法之间(参考文献2)。在图2中,IC4的终端将从接口收到的信号转换为LVTTL(低压晶体管-晶体管逻辑)电平,然后将其送至一组无源滤波器。每个DC输出均与信号的占空比成正比:

  其中VH是IC4的高电平输出电压,而TP是IC1的振荡周期。通过将两个输出数字化,你可以获得一个与传感器电容成正比的读数VO1–VO2。要确保T1TP,即CSTP/(K×R0)–C0;否则,最终的输出就不正确。考虑宽的测量范围,TP要保持为目标应用允许的值。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201706/347919.htm


关键词: 电容传感器

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