CN106324361A - 一种微小电容测量仪 - Google Patents
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Abstract
本发明一种微小电容测量仪属于仪表测量技术领域，成本低廉、体积小、测量精度较高、操作简便。本发明包括单片机、主测量电路、信号积分电路、A/D转换电路、测量结果显示电路；其结构要点是：所述主测量电路与信号积分电路相连，所述信号积分电路与A/D转换电路相连，所述A/D转换电路与单片机相连，所述单片机与测量结果显示电路相连；所述测量结果显示电路包括LCD液晶显示屏，所述单片机包括定时计数器、看门狗定时器、掉电检测电路、上电复位电路、按键。
Description
技术领域
本发明属于仪表测量技术领域，具体地涉及一种微小电容测量仪。
背景技术
目前对于小电容的测量比较常用的方式是使用数字万用表直接测量，但使用这种方法很难达到很高的精度。同时测量范围也很小，对于很多微小电容甚至根本无法测量。传统的高精度电容测量的方法有交流电桥式、充／放电式、交流锁相放大式等测量方法。对于交流电桥而言，因其本身没有平衡措施，调节起来较为繁琐，测量速度较慢。充／放电电容检测电路采用直流放大，存在较大漂移并且存在电荷注入的问题。交流锁相放大这种方法的测量性能最好，但是成本高昂且频率受到限制。
发明内容
本发明就是针对上述传统的高精度电容测量方法存在的缺陷，提供一种微小电容测量仪；本发明成本低廉、体积小、测量精度较高，操作简便。
为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。
本发明一种微小电容测量仪，包括单片机、主测量电路、信号积分电路、A/D转换电路、测量结果显示电路；其结构要点是：所述主测量电路与信号积分电路相连，所述信号积分电路与A/D转换电路相连，所述A/D转换电路与单片机相连，所述单片机与测量结果显示电路相连；所述测量结果显示电路包括LCD液晶显示屏，所述单片机包括定时计数器、看门狗定时器、掉电检测电路、上电复位电路、按键。
作为本发明的一种优选方案，所述单片机采用的型号为MSP4305529。
作为本发明的另一种优选方案，所述A/D转换电路采用A/D转换芯片ICL7135。
作为本发明的另一种优选方案，所述信号积分电路由运算放大器AD820和电阻、电容组成。
本发明的有益效果是：
1、本发明一种微小电容测量仪，采用MSP4305529单片机作为控制核心，通过A/D转换芯片ICL7135实现对PWM积分后直流电压的测量，从而计算出待测电容的大小；本发明相较于传统电容测量仪具有电路简单、测量便利、小巧便携、测量精度较高，成本低廉等特点；实际测试表明：该系统对小电容测量范围从1pF～lOnF，测量精度可达2％，具有较强的实际应用意义。
2、本发明测量仪器达到了较高的测量精度，并且相较于其他精度较高的测量方法，测量仪采用测量电路相对简单．因此仪器具有可观的电路可靠性。在成本方面，测量仪均采用常用元器件，因此测量仪成本低廉，有利于广泛普及；同时本发明仪器操作简单、使用方便、体积小巧、携带方便，在很多场合均能使用。
附图说明
图1是本发明一种微小电容测量仪的系统总体结构框图。
图2是本发明一种微小电容测量仪的信号积分电路连接图。
图3是本发明一种微小电容测量仪的A/D转换芯片ICL7135的时序图。
具体实施方式
如图1所示，为本发明一种微小电容测量仪的系统总体结构框图。包括单片机、主测量电路、信号积分电路、A/D转换电路、测量结果显示电路；其结构要点是：所述主测量电路与信号积分电路相连，所述信号积分电路与A/D转换电路相连，所述A/D转换电路与单片机相连，所述单片机与测量结果显示电路相连；所述测量结果显示电路包括LCD液晶显示屏，所述单片机包括定时计数器、看门狗定时器、掉电检测电路、上电复位电路、按键。
所述单片机采用的型号为MSP4305529；所述MSP4305529包括定时计数器、看门狗定时器、掉电检测电路、上电复位电路，主要用于控制ADC采集数据并作简单的前后比对处理，处理结果通过LCD液晶显示屏显示出测量结果。所述按键作为外部中断源用于对不同数量级电容测量量程的切换。
本发明所述A/D转换电路采用A/D转换芯片ICL7135，参见图3所示，为本发明一种微小电容测量仪的A/D转换芯片ICL7135的时序图；从图3中看出，在信号积分相开始时，ICL7135的BUSY信号变高并保持，直到去积分相结束时才跳回低电平。满量程情况下此区域中最多能有30002个脉冲；去积分相的脉冲个数反映了转换结果。
所述信号积分电路由运算放大器AD820和电阻、电容组成。
如图2所示，为本发明一种微小电容测量仪的信号积分电路连接图。图中，电路中C9为积分电容，将电阻R4与积分电容C9并联引进直流负反馈，能够有效地抑制失调电压与失调电流造成的漂移。由于电路中电容的漏电阻对积分电路的输出影响较大，为提高电路精度，本发明采用漏电小，质量好的电容C2、C3为电源去耦电容，为了尽可能地减少来自电源的扰动；本发明将2个一大一小的电容并联，其中对于容值较大的电容采用钽电容，小电容采用陶瓷电容。本发明采用运算放大器AD820，所述AD820的输出电压范围广，可单电源供电等特点，因此使用起来十分方便。
对于本发明的主测量电路，应妥善解决电源去耦的问题。注意模拟地与信号地、数字信号地要区分开来，防止电压串扰。所以应将几种电源的供电走线分开，与此同时还需要对电源本身进行处理，尽量减少来自电源的干扰信号。在进行PCB布局时应将去耦电容尽量靠近芯片，各走线应尽量的短而直，注意加入0Ω电阻将不同地分开，对于接地线应该尽量短不要发生串接的情况，在测量电容的接线柱处应尽可能减少寄生电容，因此在此处最好不要敷地。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种微小电容测量仪，包括单片机、主测量电路、信号积分电路、A/D转换电路、测量结果显示电路；其特征在于：所述主测量电路与信号积分电路相连，所述信号积分电路与A/D转换电路相连，所述A/D转换电路与单片机相连，所述单片机与测量结果显示电路相连；所述测量结果显示电路包括LCD液晶显示屏，所述单片机包括定时计数器、看门狗定时器、掉电检测电路、上电复位电路、按键。
2.根据权利要求 1 所述的一种微小电容测量仪，其特征在于：所述单片机采用的型号为MSP4305529。
3.根据权利要求 1 所述的一种微小电容测量仪，其特征在于：所述A/D转换电路采用A/D转换芯片ICL7135。
4.根据权利要求1 所述的一种微小电容测量仪，其特征在于：所述信号积分电路由运算放大器AD820和电阻、电容组成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510393779.2A CN106324361A (zh) | 2015-07-07 | 2015-07-07 | 一种微小电容测量仪 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510393779.2A CN106324361A (zh) | 2015-07-07 | 2015-07-07 | 一种微小电容测量仪 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106324361A true CN106324361A (zh) | 2017-01-11 |
Family
ID=57727513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510393779.2A Pending CN106324361A (zh) | 2015-07-07 | 2015-07-07 | 一种微小电容测量仪 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106324361A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109831289A (zh) * | 2019-01-21 | 2019-05-31 | 江苏理工学院 | 三阶忆阻文氏桥混沌振荡器 |
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2015
- 2015-07-07 CN CN201510393779.2A patent/CN106324361A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN109831289A (zh) * | 2019-01-21 | 2019-05-31 | 江苏理工学院 | 三阶忆阻文氏桥混沌振荡器 |
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| PB01 | Publication | ||
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