一种基于时间参数的电容测量集成电路和测量方法技术

本发明专利技术提供了一种基于时间参数的电容测量集成电路和测量方法，根据电容的时间特性，通过简单的模数电路模块，实现了通过设置简易参数测量电容容值的功能。本发明专利技术提供了一种简单测量电容容值的方法及电路，大大降低了测试成本。本发明专利技术的电路模块简洁、逻辑清晰，实现便利。利。利。

【技术实现步骤摘要】
一种基于时间参数的电容测量集成电路和测量方法


[0001]本专利技术属于元器件测量
，具体涉及一种基于时间参数的电容测量集成电路和测量方法。

技术介绍

[0002]现有的用于测量含时参数电容的测量系统包括波形函数发生器模块、被测电容模块、示波器模块、积分器模块、数据处理模块、单片机MCU模块和显示模块，波形函数发生器模块输出端与被测电容模块输入端信号连接，被测电容模块输出端与示波器模块输入端电连接，示波器模块输出端与积分器模块输入端信号连接，积分器模块输出端与数据处理模块输入端信号连接，数据处理模块输出端与单片机MCU模块输入端信号连接，单片机MCU模块输出端与显示模块输入端信号连接；该系统实现了对含时参数电容的电容
‑
时间特性的测量，但缺陷是测量逻辑复杂，使用电路模块繁杂。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种基于时间参数的电容测量集成电路和测量方法，用于通过设置简易参数测量电容的容值。
[0004]本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种基于时间参数的电容测量集成电路，其特征在于：包括电容转时间模块、时间转电压模块和数值转换模块；电容转时间模块包括电压比较器模块，用于根据待测电容的大小提供脉冲信号；时间转电压模块包括第一积分模块和第二积分模块，用于根据脉冲信号获得模拟电压值；数值转换模块包括比例转换电路，用于将模拟电压值转换成测量电容值并输出。
[0005]按上述方案，第一积分模块包括第一运放D1、第一电阻R1、第十电阻R10和待测电容C；第一运放D1的反相输入端通过串联第一电阻R1后连接脉冲信号端，从而输入第一时间脉冲信号U1，第一时间脉冲信号U1用于控制时间参数，并决定测量时间的长短和测量精度；第一运放D1的同相输入端通过串联第十电阻R10后接地；待测电容C并联在第一运放D1的反相输入端和输出端之间；设积分时间为t，则第一运放D1的输出端输出电压U2为：
[0006][0007]进一步的，电压比较器模块包括第二运放D2、第二电阻R2和第三电阻R3；第二运放D2的反相输入端通过串联第三电阻R3后连接第一运放D1的输出端，从而输入电压U2；同时第二运放D2的反相输入端通过串联第二电阻R2后输入参考电压U
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ref；第二运放D2的同相输入端接地；第二运放D2的输出端输出电压U3。
[0008]进一步的，还包括开关模块；开关模块包括MOS管M1、第九电阻R9和多路选择器D3；MOS管M1的栅极连接第二运放D2的输出端，从而输入电压U3，用于控制第二积分模块的工作时间；MOS管M1的漏极通过串联第九电阻R9后连接电源端，从而输入电压Vcc；MOS管M1的漏极还连接多路选择器D3的数据通道选择端；MOS管M1的源极接地和多路选择器D3的数据输
入端0；多路选择器D3的数据输入端1连接脉冲信号端，从而输入第一时间脉冲信号U1；多路选择器D3的输出端输出电压U4。
[0009]进一步的，第二积分模块包括第四运放D4、第四电阻R4、第八电阻R8和第一电容C1；第四运放D4的反相输入端通过串联第四电阻R4后连接多路选择器D3的输出端，从而输入电压U4；第四运放D4的同相输入端通过串联第八电阻R8后接地；第一电容C1并联在第四运放D4的反相输入端和输出端之间；第四运放D4的输出端输出电压U5；
[0010]当电路上电时，U3＝
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Vcc，MOS管M1截止，U4＝U1，第二积分模块开始工作；
[0011]设阈值电压为Ut，阈值电压Ut与参考电压U
‑
ref的关系为：
[0012][0013]当第一积分模块输出电压U2大于阈值电压Ut时，U3＝Vcc，MOS管M1导通，U4＝0，第二积分模块停止工作，U5保持停止之前的电压值；
[0014]根据公式(1)和公式(2)得出待测电容C与积分时间t的关系为：
[0015][0016]由积分时间t得出第四运放D4的输出端输出电压U5为：
[0017][0018]进一步的，比例转换电路包括第五运放D5、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7；第五运放D5的反相输入端通过串联第五电阻R5后连接第四运放D4的输出端，从而输入电压U5；第五运放D5的同相输入端通过串联第七电阻R7后接地；第六电阻R6并联在第五运放D5的反相输入端和输出端之间；第五运放D5的输出端输出电压U0；
[0019]由公式(4)可知，U5与待测电容C为一次比例关系，根据比例转换电路将电容值通过电压直接读出，即待测电容C的值与U0值相同；比例转换电路设置的参数满足以下条件：
[0020][0021]一种基于时间参数的电容测量方法，包括以下步骤：
[0022]S1：第一积分模块和第二积分模块从测量的起始时间开始工作；
[0023]S2：当第一积分模块输出电压值大于参考电压时，电压比较器模块产生第一时间脉冲信号；
[0024]S3：将第一时间脉冲信号作为第二积分模块的停止信号，此时第二积分模块的电压值保持不变；
[0025]S4：比例转换电路将第二积分模块输出的电压值通过函数关系直接转换成可读取的仅数值相等的电容值；
[0026]S5：读取的输出端的电压值，并直接作为待测电容的电容值。
[0027]一种计算机存储介质，其内存储有可被计算机处理器执行的计算机程序，该计算机程序执行一种基于时间参数的电容测量方法。
[0028]本专利技术的有益效果为：
[0029]1.本专利技术的一种基于时间参数的电容测量集成电路和测量方法，根据电容的时间
特性，通过简单的模数电路模块，实现了通过设置简易参数测量电容容值的功能。
[0030]2.本专利技术提供了一种简单测量电容容值的方法及电路，大大降低了测试成本。
[0031]3.本专利技术的电路模块简洁、逻辑清晰，实现便利。
附图说明
[0032]图1是本专利技术实施例的原理框图。
[0033]图2是本专利技术实施例的流程图。
[0034]图3是本专利技术实施例的电路图。
具体实施方式
[0035]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0036]参见图1，本专利技术的实施例包括电容转时间的模块、时间转电压的模块、数值转换模块；
[0037]电容转时间模块用于根据被测电容大小提供第一时间脉冲信号；
[0038]时间转电压模块用于根据脉冲信号获得模拟电压值；
[0039]数值转换模块用于将模拟电压值转换成测量电容值。
[0040]参见图3，U1为脉冲电压，用于时间参数控制，U1的大小决定了测量时间的长短以及测量精度。
[0041]U2为第一部分积分模块输出电压，被测电容包含在第一积分模块中。
[0042][0043]U3为电压比较器模块输出电压，U3作为开关MOS管的输入，控制第二部分积分电路的工作时间。电路接通时，U3输出电压为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于时间参数的电容测量集成电路，其特征在于：包括电容转时间模块、时间转电压模块和数值转换模块；电容转时间模块包括电压比较器模块，用于根据待测电容的大小提供脉冲信号；时间转电压模块包括第一积分模块和第二积分模块，用于根据脉冲信号获得模拟电压值；数值转换模块包括比例转换电路，用于将模拟电压值转换成测量电容值并输出。2.根据权利要求1所述的一种基于时间参数的电容测量集成电路，其特征在于：第一积分模块包括第一运放D1、第一电阻R1、第十电阻R10和待测电容C；第一运放D1的反相输入端通过串联第一电阻R1后连接脉冲信号端，从而输入第一时间脉冲信号U1，第一时间脉冲信号U1用于控制时间参数，并决定测量时间的长短和测量精度；第一运放D1的同相输入端通过串联第十电阻R10后接地；待测电容C并联在第一运放D1的反相输入端和输出端之间；设积分时间为t，则第一运放D1的输出端输出电压U2为：3.根据权利要求2所述的一种基于时间参数的电容测量集成电路，其特征在于：电压比较器模块包括第二运放D2、第二电阻R2和第三电阻R3；第二运放D2的反相输入端通过串联第三电阻R3后连接第一运放D1的输出端，从而输入电压U2；同时第二运放D2的反相输入端通过串联第二电阻R2后输入参考电压U
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ref；第二运放D2的同相输入端接地；第二运放D2的输出端输出电压U3。4.根据权利要求3所述的一种基于时间参数的电容测量集成电路，其特征在于：还包括开关模块；开关模块包括MOS管M1、第九电阻R9和多路选择器D3；MOS管M1的栅极连接第二运放D2的输出端，从而输入电压U3，用于控制第二积分模块的工作时间；MOS管M1的漏极通过串联第九电阻R9后连接电源端，从而输入电压Vcc；MOS管M1的漏极还连接多路选择器D3的数据通道选择端；MOS管M1的源极接地和多路选择器D3的数据输入端0；多路选择器D3的数据输入端1连接脉冲信号端，从而输入第一时间脉冲信号U1；多路选择器D3的输出端输出电压U4。5.根据权利要求4所述的一种基于时间参数的电容测量集成电路，其特征在于：第二积分模块包括第四运放D4、第四电阻R4、第八电阻R8和第一电容C1；第四运放D4...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁瑞阳，陈中天，黄晶晶，雷鹏，
申请(专利权)人：东风汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：