[发明专利]微小电容的测试方法

说明书

一.技术领域

本发明公开的微小电容的测试方法属电容测试、或电容式传感器测试技术领域，具体涉及的是一种通过周期/电压信息转换测试微小电容的方法。

二.背景技术

电容式传感器广泛应用于工业、民用、商用等领域。对于电容的测量，常见的测量仪器只能应用于特定频率段。作为使用企业、研究机构往往只会拥有常用频率段的仪器，很少有针对微小电容测试的高频测量仪器。

因而，对电容特别是电容微小变化量的精确测量是促进应用发展的一个重要的方面。目前所采用的大部分测量方法集成化水平低、精度低。如电桥法利用电桥平衡原理测量电容，测量结果受桥臂电容性能影响较大；振荡法电路结果简单，对待测电容在100pF以下时，板间内电容常会影响测量结果，抗干扰力较差。而且在对微小电容的测量过程中，更容易受到噪声的影响，测试精度上也存在较大的挑战。在本发明“微小电容的测试方法”的技术方案公开之前，关于微小电容量的精确测试方法还未见报道。

三.发明内容

本发明的目的是：向社会提供这种微小电容的测试方法的技术方案，该技术方案能测试微小电容量而且测试精度高。

本发明的技术方案是这样的：这种微小电容的测试方法，技术特点在于：所述的微小电容的测试方法是采用快速变化的周期信息转换为电压信息的方法对微小电容进行测试的方法，这种方法思路很宽广。

根据以上所述的微小电容的测试方法，技术特点还有：所述的采用快速变化的周期信息转换为电压信息的方法是采用一种周期/电压信息转换、采样、处理或计算的测试电路对微小电容进行测试的方法。所述的测试方法是设计一种周期/电压信息转换的方法对微小电容进行测试的方法。

根据以上所述的微小电容的测试方法，技术特点还有：所述的采用一种周期/电压信息转换、采样、处理或计算的测试电路是一种高精度的微变电容测量电路，该电路包括电容充放电电路和数据采集存储电路，电容充放电电路包括一个电压比较电路、一个RC振荡电路和一个电压跟随电路。该电路的特点有：其一是基于周期/电压信息转换的电路，其二是测试微小电容的，其三是高精度的。

根据以上所述的微小电容的测试方法，技术特点还有：a.所述的电压比较电路接收并比较反馈电压信号与参考电压信号，输出对应产生的数字信号，该数字信号同逻辑控制信号C通过与非门来控制对待测电容的充放电，该电路的功能是经过精确比较、控制产生待测电容精确的充放电周期信号。b.所述的RC振荡电路对待测电容进行充放电，是负载电阻R和待测电容C构成振荡电路并对待测电容进行充放电，若该RC振荡电路电压信号为高电平时，即对电容充电，若该电压信号为低电平时，电容放电。c.所述的电压跟随电路对待测电容两端的电压进行跟随，其输出的跟随电压等于待测电容两端电压，并将输出电压反馈至反馈回路中，该电路的功能是把待测电容C的周期信号经过电压跟随电路输出精确的电压信号供给数据采集存储电路进行采样。这样完成或实现了周期/电压信息转换。d.所述的数据采集存储电路，该电路对电压跟随电路输出的电压进行采样存储，采样数据通过处理(如由电脑或其软件进行处理)最终得到待测电容实时的变化值。所述的待测电容C两端的充放电压即是待测电容C两端的测试电压。

根据以上所述的微小电容的测试方法，技术特点还有：所述的电容充放电电路的RC振荡电路详细结构是：一个负载电阻R与待测电容C成串联接，组成所述的RC振荡电路，对待测电容C进行充放电，负载电阻R的输入端联接与非门的输出端，待测电容C的正端耦接到电压跟随电路的正输入端、负端接地。

根据以上所述的微小电容的测试方法，技术特点还有：a.所述的电压跟随电路的详细结构是：所述的待测电容的正端耦接电压跟随电路的正输入端，电压跟随电路的输出端联接数据采样存储电路采样端、又联接电压跟随电路的负输入端、还联接反馈回路的输入端；b.所述的电压比较电路的详细结构是：该电路的正输入端联接分压电路经第一分压电阻后的分压输出端、负输入端输入比较的参考电压信号、输出端联接与非门的一个输入端又联接分压电路经第二分压电阻后的分压输出端；与非门的一个输入端联接电压比较电路的输出端又联接分压电路经第二分压电阻后的分压输出端、与非门的另一个输入端输入一个逻辑控制信号，该与非门的输出端联接RC振荡电路之负载电阻R的输入端。所述的逻辑控制信号精确控制RC振荡电路输入频率即充放电频率或充放电周期。