一种自动电容测量电路制造技术

本申请中公开了一种自动电容测量电路，包括：电流源电路、充放电电阻切换电路、ADC采集单元以及主控单元。主控单元与电流源电路、充放电电阻切换电路连接，通过主控单元选择与待测电容连接的输入电流源电路的基准信号和投入的充放电电路。ADC采集单元采样不同充放电电路投入工作时，电压检测位的电压变化，借助公式C=I*

【技术实现步骤摘要】
一种自动电容测量电路


[0001]本申请属于电子电路
，特别涉及一种自动电容测量电路。

技术介绍

[0002]随着电子工业技术、测控技术的发展，电子产品的需求越来越大，对测量精度的要求也越来越高，在各种应用场合中经常需测定电子产品是否合格。一个好的电子产品必须由合格的电子元器件组成，电容是最基本的电子器件之一，在生产和维修电路时，电容的测量往往都是至关重要的环节。目前市面上的电容检测仪表设计电路复杂、档位多、体积较大，使用起来操作复杂，非常不便。

技术实现思路

[0003]为解决上述技术问题，本申请提出一种结构简单，通过不同的充放电电路，对待测电容充放电，在固定周期内读取待测电容端电压的变化，从而计算电容值大小，电路简单，测试方便，测量精度高。
[0004]本申请采用以下技术方案来实现：一种自动电容测量电路，包括：电流源电路、充放电电阻切换电路、ADC采集单元以及主控单元；所述电流源电路包括：多路选择开关、充电控制开关以及放电控制开关，所述充电控制开关和放电控制开关为两个并联的反向开关；多个不同大小的基准信号通过多路选择开关与充电控制开关的控制端、放电控制开关的控制端连接；所述放电控制开关的输入端、充电控制开关的输出端与电压检测位连接，所述电压检测位与待测电容连接；所述充放电电阻切换电路包括多个充放电电路，每个充放电电路经过一个或多个充放电电阻与充电控制开关输入端、放电控制开关的输出端连接；所述主控单元用于选择不同大小的基准信号输入、控制不同充放电电路投入工作；所述ADC采集单元采样不同充放电电路投入工作时，电压检测位的电压变化，从而计算待测电容的电容值。
[0005]本申请中设置了多个充电电路，每个充电电路连接不同大小的电阻值，通过固定周期
△
t内检测待测电容上电压的变化，借助公式C＝I*
△
t/V计算待测电容的电容值。整体电路简单，所采用的也是一些常用的基本元器件，成本低廉，易于实现，便于实际的推广应用。
[0006]进一步地，还包括比较器，比较器反向输入端与阈值电压连接，正向输入端与电压检测位连接，用于将电容端电压限制在ADC采集单元的输入电压范围内。
[0007]配合比较器可以将待测电容端电压限制在ADC采集单元的输入范围内，使得ADC采集单元尽快采集到有效的电压信号。
[0008]进一步地，还包括电压跟随器，所述电压跟随器的输入端与多路选择开关的输出端连接，电压跟随器的输出端与充电控制开关控制端、放电控制开关控制端连接。
[0009]增加跟随器有助于提高电路整体的带载能力。
[0010]进一步地，所述基准信号为充放电电路电压信号的分压信号。
[0011]进一步地，所述充电控制开关为P型MOS管Q2，Q2栅极与电压跟随器的输出端连接，Q2源极与充放电电阻切换电路连接，Q2漏极与电压检测位连接。
[0012]进一步地，所述放电控制开关为N型MOS管Q1，Q1栅极与电压跟随器的输出端连接，Q1源极与充放电电阻切换电路连接，Q1漏极与电压检测位连接。
附图说明
[0013]下面结合附图对本专利技术专利进一步说明。
[0014]图1为自动电容测量电路示意图；
[0015]图2为ADC采样电路；
[0016]图3为比较器电路；
[0017]图4为电流源电路和充放电电阻切换电路的一种具体电路；
[0018]图5为图2充放电过程示意图。
具体实施方式
[0019]为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。
[0020]一种自动电容测量电路，包括：电流源电路、充放电电阻切换电路、ADC采集单元以及主控单元。如图1所示，主控单元与电流源电路、充放电电阻切换电路连接，通过主控单元选择与待测电容连接的输入电流源电路的基准信号和投入的充放电电路。ADC采集单元采样不同充放电电路投入工作时，电压检测位的电压变化，从而计算待测电容的电容值，如图2所示。
[0021]为了提高ADC采集单元采集信号的有效性，还包括比较器，ADC采集单元配合比较器，将待测电容端电压限制在ADC的输入电压范围内。ADC采集单元有输入范围的限制，AVDDR＝2.4V时，对应ADC采集单元的电压范围在0.3V～AVDDR
‑
0.9V之间，ADC基准＝1/3*AVDDR＝0.8V。如图3所示，比较器反向输入端与阈值电压连接，比较器正向输入端与电压检测位连接，比较器输出信号CMPH_OUT作为ADC采样单元的采样触发信号。
[0022]具体地，如图4所示，电流源电路包括：多路选择开关MUX1、充电控制开关(即P型MOS管Q2)以及放电控制开关(即N型MOS管Q1)，多路选择开关MUX1输入端连接可选的基准信号VDR1～VDR63，VDR1
‑
VDR63是基准电压AVDDR的分压信号，对应a*AVDDR，a＝1/64～63/64。为了提高电路的带载能力，在多路选择开关MUX1的后面带有一跟随器，多路选择开关MUX1与跟随器正向输入端连接，Q1栅极、Q2栅极与跟随器输出端连接。Q1源极、Q2源极与充放电电阻切换电路输出端连接并连接至跟随器反向输入端。
[0023]充放电电阻切换电路包括相互串联的电阻R4(阻值为1M)、R3(阻值为100K)、R2(阻值为10K)以及R1(阻值为1K)，每个电阻的第一端分别连接基准电压AVDDR和接地端VSS，基准电压AVDDR、接地端VSS与对应电阻间设有控制开关，电阻R1的第二端作为充放电电阻切换电路输出端。电路中的开关K9～K12是主控单元用于控制电路器件投入工作的，开关K1、K3、K5、K7是主控单元用于控制充电电路工作的，开关K2、K4、K6、K8是主控单元用于控制放电电路工作的。
[0024]当开关K1或K3或K5或K7闭合时，电容处于充电状态，MOS管Q2导通，电路中的阻值
为(R4+R3+R2+R1)或(R3+R2+R1)或(R2+R1)或R1，如表1所示。当开关K2或K4或K6或K8闭合时，电容处于放电状态，MOS管Q1导通，电路中的阻值为(R4+R3+R2+R1)或(R3+R2+R1)或(R2+R1)或R1，如表2所示。
[0025]表1
[0026]闭合开关电阻K1R4+R3+R2+R1K3R3+R2+R1K5R2+R1K7R1
[0027]表2
[0028]闭合开关电阻K2R4+R3+R2+R1K4R3+R2+R1K6R2+R1K8R1
[0029]主控单元根据电容值的大小选择投入电路的电阻值的大小，在固定时间内检测电压检测位的电压变化，就可以求得电容值的大小。
[0030]电容值的测量是先利用恒定电流对待测电容进行充电，充电到比较器设定的电压CMPH后，ADC采集电容两端的电压，并记录充电的时间，再根据恒定电流大小、ADC采集到的电压、充电时间计算出待测电容的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动电容测量电路，其特征在于，包括：电流源电路、充放电电阻切换电路、ADC采集单元以及主控单元；所述电流源电路包括：多路选择开关、充电控制开关以及放电控制开关，所述充电控制开关和放电控制开关为两个并联的反向开关；多个不同大小的基准信号通过多路选择开关与充电控制开关的控制端、放电控制开关的控制端连接；所述放电控制开关的输入端、充电控制开关的输出端与电压检测位连接，所述电压检测位与待测电容连接；所述充放电电阻切换电路包括多个充放电电路，每个充放电电路经过一个或多个充放电电阻与充电控制开关输入端、放电控制开关的输出端连接；所述主控单元用于选择不同大小的基准信号输入、控制不同充放电电路投入工作；所述ADC采集单元采样不同充放电电路投入工作时，电压检测位的电压变化，从而计算待测电容的电容值。2.根据权利要求1所述的一种自动电容测量电路，其特征在于，还包括比较器，比较器反向输...

【专利技术属性】
技术研发人员：严王军，赵双龙，许为来，黄海龙，
申请(专利权)人：杭州晶华微电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：