[发明专利]一种具有高精度高稳定性的自电容变化测量电路

权利要求书

1.一种电容变化的检测方法，其工作方法的特征在于：利用一组开关电路和被测电容产生一个放电电路，对滤波电容持续放电。利用另外一组开关电路和一个耦合电容构成一个充电电路，对滤波电容进行间歇充电。当滤波电容上的电压小于参考电压时，开始对滤波电容充电。如果保证充电电流大于放电电流时，滤波电容电压将逐渐上升，而当滤波电容电压高于参考电压时停止对滤波电容的充电。此后由于滤波电容通过被测电容的开关电路的持续放电，电压将逐渐下降，重复之前的过程。通过测量一定时间长度内滤波电容上的电压高于和低于比较电压的时间长度，通过分析这个时间长度的变化或者它们的比值的变化，可以测量到被测电容的变化。

2.根据权利要求1所述的方法，其测量步骤的特征在于：

1)对滤波电容进行预充电，使之初始电压建立在参考电压(Vref)上。

2)滤波电容通过被测电容的开关电路进行持续放电，使滤波电容电压逐渐降低到参考电压以下。

3)当滤波电容低于参考电压时，启动耦合电容开关电路，对滤波电容进行充电。并使充电电流大于放电电流，这样，滤波电容上的电压逐渐升高，当电压大于参考电压以后，停止充电过程。此后，可以重复步骤2)和步骤3)多次。

4)利用计数器测量一个或者多个充放电周期内滤波电容电压低于和高于参考电压的时间长度。观察充放电时间比的变化，或者单独观察充电或者放电时间变化，可以得知被测电容的变化。

3.根据权利要求1所述的方法，本发明的电路包括滤波电容、耦合电容及相应的开关电路、被测电容及其相应的开关电路、比较器和计时器。被测电容和一对由脉冲发生器控制的开关构成滤波电容的放电电路。耦合电容和另外一对由脉冲发生器控制的开关构成滤波电容充电电路。比较器对滤波电容上的电压和参考电压(Vref)进行比较，其输出控制充电过程的开启和关闭。并由计数器测量在一定时间内滤波电容高于和低于参考电压的时间。

4.根据权利要求3所述的电路，其电路包括一个滤波电容(1)，其特征是：

1)滤波电容(1)的电压是围绕着参考电压值附近变化

2)滤波电容(1)是通过被测电容(2)及相应的开关电路进行放电

3)滤波电容(1)是通过耦合电容(9)及相应的开关电路进行充电

4)滤波电容(1)的电压输入到比较器(10)，与参考电压(Vref)比较，输出用于控制耦合电容的充电过程。 

5.根据权利要求3所述的电路，其电路包括一个耦合电容(9)，其特征是：

1)耦合电容(9)的一端接到一个脉冲发生器B(8)的输出上，另外一端通过开关(6)接到滤波电容(1)的非接地端，或者通过开关(5)接到参考电压Vref上

2)耦合电容(9)用于对滤波电容(1)进行充电

3)通过控制开关(6)的开关频率及脉冲发生器B(8)的输出脉冲电压Vcc，可以控制通过耦合电容(9)对滤波电容的充电电流大小。

6.根据权利要求3所述的电路，其电路包括一个由被测电容(2)和相应的开关组成的放电电路，其特征在于：

1)被测电容(2)一端通过开关(4)接到滤波电容(1)的非接地端，通过开关(3)接到地

2)通过交替导通开关(3)和开关(4)可以对滤波电容(1)进行放电，放电电流大小由开关频率及滤波电容(1)的电压决定。

7.根据权利要求3所述的电路，其电路包括一个脉冲发生器A(7)，其特征在于：

1)其输出为两路互补的信号，分别驱动开关(3)和开关(4)

2)其脉冲频率可以调整，以控制滤波电容(1)的放电电流大小。

8.根据权利要求3所述的电路，其电路包括一个脉冲发生器B(8)，其特征在于：

1)其输出为两路互补的信号，分别驱动开关(5)和开关(6)

2)其脉冲频率可以调整，以控制滤波电容(1)的充电电流大小。