[发明专利]一种微弱直流电压信号的超高精度测量方法

摘要

本发明公开了一种微弱直流电压信号的超高精度测量方法，第一次测量将初始微弱直流电压输入至无反馈的差分直流放大电路中，由锁相电压值计算出从变容二极管和主振变容二极管的首次测量总电容值；第二次测量将外界输入的被测微弱直流电压输入至差分直流放大电路中，获得二次测量总电容值；将首次测量总电容值与二次测量总电容值进行差值运算，得总电容差值；第三次测量将从变容二极管与主振变容二极管之间的连接断开，得到对应被测到电压信号值的电容差值；利用第三次测量得到的对应被测到电压信号值的电容差值计算出被测微弱直流电压的电压值。本发明实现了针对微伏级、纳伏级的微弱直流电压信号的超高精度测量，并且具有超高分辨率，重复性强。

主权项

1.一种微弱直流电压信号的超高精度测量方法，其特征在于：使用微弱直流电压测量电路实施三次测量，具体步骤如下：第一次测量，将初始微弱直流电压输入至无反馈的差分直流放大电路中，由差分直流放大电路输出放大的电压信号；将该电压信号加至锁相环的从变容二极管负端，形成从拟合电容，再与锁相环主振变容二极管形成总拟合电容，总拟合电容与VCO一同产生震荡频率，震荡频率与设置频率进行比较，产生锁相误差电压；锁相误差电压以负反馈的形式加至主振变容二极管的负端，改变主振变容二极管的电容量，锁相环电路锁定频率，形成锁相电压值；此时，由锁相电压值计算出从变容二极管和主振变容二极管的总电容值，该电容值为被测信号输入端基础值对应的首次测量总电容值，存储备用；第二次测量，将外界输入的被测微弱直流电压输入至无反馈的差分直流放大电路中，由差分直流放大电路输出放大的电压信号；将该电压信号加至锁相环的从变容二极管负端，步骤与第一次测量的后续过程相同，获得二次测量总电容值；将首次测量总电容值与二次测量总电容值进行差值运算，得总电容差值；第三次测量，将从变容二极管与主振变容二极管之间的连接断开，参照第一次测量中的测量锁相电压值并计算变容二极管电容值的步骤，得到主振变容二极管对应的电容值后，将该电容值与总电容差值做减法运算，得到对应被测到电压信号值的电容差值；参照差分电路的放大倍数，以及电容与电压的关系式，利用第三次测量得到的对应被测到电压信号值的电容差值计算出被测微弱直流电压的电压值。