[实用新型]一种绝对电容和差动电容测量电路

摘要

本实用新型公开了一种绝对电容和差动电容测量电路，包括一种测量绝对电容的晶体震荡电路和一种差动电容测量电路；该电路利用了晶体震荡电路的原理，所用元器件均为常用的电子元件，不仅结构简单、电路占地面积小，而且元件采购方便、功耗低、成本极低；电路采用单电源供电，供电电源VCC的电压为2V～6V，完全兼容TTL和CMOS电平，具有更广泛的应用范围；该电路分辨率主要取决于频率测量的精度，目前频率测量技术成熟，可实现高精度的电容测量；其中差动电容测量电路仅用一个D触发器就实现了频率差的提取，电路简单，并且差动电容测量电路可测差动电容也可测绝对电容。

主权项

一种绝对电容和差动电容测量电路，其特征在于：包括测量绝对电容的晶体震荡电路和差动电容测量电路；其中测量绝对电容的晶体震荡电路包括：两个NPN三级管Q1和Q2，四个电阻R1、R2、R3和R4，三个已知电容C1、C2和C3，一个电感L1，一个晶体震荡器Y1，一个反相器U1A和一个待测电容Cx；所述待测电容Cx的一号端接地，二号端接晶体震荡器Y1的一号端；晶体震荡器Y1的二号端、电阻R1、R2各自的一号端和电容C1的一号端相接，并连接到了NPN三级管Q1的基极；电阻R1的二号端接电源VCC，R2的二号端接地；所述电容C1的二号端、电容C2的一号端、电感L1的一号端和NPN三级管Q1的发射极相接，并连接到了NPN三级管Q2的基极；NPN三级管Q1、Q2的集电极均接到了电源VCC；所述电容C2的二号端、电感L1的二号端、电容C3的一号端和电阻R3的一号端相接；电容C3的二号端和电阻R3的二号端均与地相接；这样电容C2和L1就构成一个LC回路，其谐振频率f₀可由下式计算：实际应用中晶体震荡器的标称频率应大于f₀，以使电路起振；所述NPN三级管Q2的发射极与电阻R4的一号端和反相器U1A的输入端相连，电阻R4的二号端与地相连；所述反相器U1A的输出端接后续的频率测量电路，通过测量输出频率得到所测电容的绝对电容值；所述的差动电容测量电路包括：一待测差动电容、一晶体震荡电路1、一晶体震荡电路2和一频率差提取电路；所述的晶体震荡电路1和晶体震荡电路2均与所述的测量绝对电容的晶体震荡电路的结构相同；差动电容三个极板间形成的两个电容可分别视为晶体震荡电路1和晶体震荡电路2中的待测电容；其中待测差动电容上极板接晶体震荡电路1中晶体震荡器的一号端，中间极板接地，下极板接晶体震荡电路2中晶体震荡器的一号端；晶体震荡电路1和晶体震荡电路2中晶体震荡器的标称频率不相同，可得到差动电容的电容值变化方向；所述的频率差提取电路的核心为一个D触发器，晶体震荡电路1的反相器输出端接D触发器的D端，晶体震荡电路2的反相器输出端接D触发器的CLK端，D触发器的CLR和PR端接电源VCC；频率差提取电路的输出信号为D触发器的输出端Q的输出信号，D触发器的输出端Q接后续的频率测量电路，通过测量D触发器的输出端Q的输出频率得到所测 差动电容的电容差值。