一種高精度、低成本的電容的測量方法

　　2 硬件設(shè)計

　　2.1 恒流源的設(shè)計

　　恒流源是整個測量系統(tǒng)模擬部分的重要組成部分，其穩(wěn)定性直接決定了系統(tǒng)測量的精度。本設(shè)計中的兩個恒流源要求輸出電流相等，具體設(shè)計如圖3。

圖3 恒流源原理圖

　　由虛短虛斷可得：

　　故得：

　　設(shè)：

　　經(jīng)過運(yùn)算可以得到：

　　因Vi是采用單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)電壓1.5 V，UL≤1.5 V，故n值、RL與Rs的比值，直接影響恒流源電流的輸出，只要保證UL小于1.5 V時，該電路輸出電流為恒定值，與負(fù)載電阻RL沒有關(guān)系。

　　2.2 放大電路的設(shè)計

　　放大電路采用以儀表放大器INA128為核心的儀表放大器。該放大器在放大100倍時帶寬可達(dá)200 kHz，完全滿足了設(shè)計的要求。

　　C1和C2兩個電容由相應(yīng)的恒流源在相同的時間內(nèi)進(jìn)行充電，兩電容充電電壓差由INA128進(jìn)行放大，并送入單片機(jī)進(jìn)行采樣存儲。圖4為充放電標(biāo)準(zhǔn)信號與INA128放大后的結(jié)果。

圖4 標(biāo)題信號與輸出放大