[发明专利]镜像恒流源测电容的方法

说明书

发明领域

本发明一般涉及电容测量工作领域，更特别涉及高效率、高精确度的电容测量的领域。

发明背景

电容测量是许多场合需要具有的功能。

在现有技术中已经使用了很多方法来实现这种功能。目前公知的有谐振法、频率法等测试电容的方法。这些方法虽然成本低廉，但是测量精度不高、测量时间长，只能用于泛泛的电容值的测量。

图1所示的为谐振法测量电容的原理：

电路的核心部分CX->V转换电路采用简单的有源RC反相微分和积分电路。文氏振荡器产生一固定频率的交流信号Vr，它激励CX->V转换电路，得到一个与CX成正比的交流电压V0(V1)，经二阶带通滤波器滤波，滤除固定频率以外的杂波后，再经AC/DC转换后得到与CX成正比的直流输出电压V。测量直流输出电压V，就可以计算出CX。

除此之外，还有采用电压源充电、RC电路放电，利用电压比较器和计数器来测量充电时间的方法来测量电容值。这种充放电的方法与本发明方法有类似之处，但是这种测量电容的方法依然具有精确度不高，放电时间长的缺点。而且，不同容值的电容接入的时候，放电的时间是随电容的增大而增大的。

发明概述

本发明的目的在于提供一种具备高精确度、测量时间短的电容测量方法。

本发明的镜像恒流源测电容的装置及方法，包括：镜像恒流源充放电模块2、电压检测模块3、控制模块4、时钟发生器1，原理框图如图2所示。

上述的镜像恒流源充放电模块2，与被测电容5的一端A相连，用于给被测电容5充、放电。

上述的电压检测模块3，输入与被测电容5的一端A相连，用于检测被测电容5A端的电压值。

上述的控制模块4，与镜像恒流源充放电模块2的控制端连接，控制充电回路的通断以及放电回路的通断；所述控制模块4还与电压检测模块3相连，获得被测电容5上的电压信息。

上述的镜像恒流源充放电模块2包括恒流源11、镜像电路13、充放电电路12、充放电开关控制电路14。

上述的恒流源11为充电电路、放电电路提供电源；

上述的充放电电路12用以给被测电容5充电、放电；

上述的镜像电路13使得被测电容5的充电电流I1与放电电流I2成比例关系，即I1＝K×I2，其中K为一常数；

上述的充放电开关控制电路14用以控制充电电路的通断以及放电电路的通断。

控制模块4可以固定充电时间，测量电容的充电以前的电压和充电以后的电压的差值，从而计算出电容值。

控制模块4也可以固定充电的电压值，当电容上的电压达到预定值的时候，测量充电过程的时间，从而计算出电容值。

本发明与现有技术相比较有如下有益效果：

1.提高测量电容的精度。

2.缩短测量电容的时间，尤其是测量大容值的电容的时候，测量时间不增加。

以下是具体实施方法。

实施例1

本实施例的测电容的装置及方法，包括：包括：镜像恒流源充放电模块24、电压检测模块23、控制模块22、一个时钟发生器21，原理框图如图3所示。

所述的镜像恒流源充放电模块24包括一个恒流源、一个充放电电路、一个镜像电路、一个充放电开关控制电路。

所述的充放电电路由两个二极管D1、D2构成，通过D1向被测电容Cx充电，为充电电路；通过D2从被测电容Cx放电，为放电电路；

所述镜像电路由三极管Q1、三极管Q2、电阻R1、电阻R2、电阻R构成，对于本技术领域熟知的人知道，还可以有许多其他方式组成的镜像电路，此处仅举一例。其中，调节电阻R1与R2的比值就可以改变充电电流I1与放电电流I2的比值，此处，我们让R1＝R2，这样就有I1＝I2。

所述充放电开关控制电路由可控开关K1构成，在实际中可控开关K1可以是继电器，也可以是三极管等。控制器通过控制可控开关K1的控制端来控制开关K1的通断。从图3可以看出，当K1断开时，恒流源通过D1向被测电容充电，D2反向截止，关闭了放电电路；当K1闭合时，D1反向截止，关闭充电电路，通过Q1，从被测电容放电。

上述的镜像恒流源充放电模块实现了对电容的充、放电功能，且充电电流等于放电电流。

所述的电压检测模块23为一个A/D转换器，测量被测电容上的电压值，转换成数字信号，送给控制器。

所述控制模块22通过控制充放电开关控制电路，就可以实现完整的电容测量周期了。

本实施例测电容的方法如下：