基于PSoC的防高壓電容測(cè)量設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　防高壓電容測(cè)量外圍電路設(shè)計(jì)

　　圖3是基于PSoC進(jìn)行電容測(cè)量的外圍電路，充電測(cè)量時(shí)，PSoC內(nèi)的IDAC(可編程恒流源)通過Cap test引腳輸出恒定電流經(jīng)過R13,R12分別對(duì)待測(cè)電容CX和已知電容容量C8充電，Cap test引腳上的電壓就會(huì)線性增高，一旦達(dá)到參考電壓Vref時(shí)，PSoC內(nèi)部的比較器就會(huì)翻轉(zhuǎn)產(chǎn)生控制信號(hào)給PSoC內(nèi)的微控制器，微控制器就會(huì)將計(jì)數(shù)結(jié)果取走進(jìn)行容值計(jì)算與顯示，從而容值測(cè)量;同時(shí)比較器翻轉(zhuǎn)中斷信號(hào)也會(huì)觸發(fā)放電控制引腳Ctrl置高，將NMOS管導(dǎo)通，為CX,C8提供放電電路。在此還有一個(gè)PMOS管未提及的作用。這個(gè)PMOS管就是用來專門為了防高壓而設(shè)計(jì)的。當(dāng)帶高壓電荷(比VDD電源高的電壓電荷)的待測(cè)電容CX放到測(cè)試夾具進(jìn)行測(cè)試時(shí)，PMOS管的源極S電壓就變?yōu)榇郎y(cè)電容上的電壓值，由于PMOS管的柵極電壓近似為VDD,因此PMOS管就會(huì)瞬間導(dǎo)通，一直導(dǎo)通到CX上的電壓 低于VDD，PMOS管才會(huì)關(guān)閉。所以PMOS管構(gòu)成了高壓硬件放電通路，從而確保PSoC不會(huì)受到高壓電荷長(zhǎng)時(shí)間的沖擊。圖中電阻R12為330Ω，PMOS管的工作電流為1A，因此，采用該電路可耐1A×330Ω=330V的高壓電荷。330V的耐壓指標(biāo)對(duì)普通的電子工程師來講一般是足夠了，因?yàn)槌Ｓ玫碾娮与娖鳟a(chǎn)品的交流電為220V。當(dāng)然如果還需要耐更高的電壓信號(hào)，可以將R12電阻加大或選擇導(dǎo)通電流更大的PMOS管。

　　圖3 電容測(cè)量外圍電路

　　PSoC模塊配置設(shè)計(jì)

　　圖4是PSoC內(nèi)部模塊配置圖，如上所述，充電測(cè)量電路主要由恒流源，比較器和計(jì)數(shù)器組成。由于PSoC內(nèi)部集成了可編程恒流源硬件模塊，因此不需要配置，所以我們只需用PSoC內(nèi)部可編程模塊構(gòu)建比較器和計(jì)數(shù)器部分。事實(shí)上，在PSoC開發(fā)軟件Designer里已構(gòu)建好了包括比較器和計(jì)數(shù)器等大量的用戶模塊。用戶只需在PSoC Designer里選擇比較器和計(jì)數(shù)器，然后放置和參數(shù)配置，最后點(diǎn)擊底層驅(qū)動(dòng)生成即可完成比較器和計(jì)數(shù)器的硬件構(gòu)造和生成供應(yīng)用程序調(diào)用的底層驅(qū)動(dòng)接口應(yīng)用函數(shù)。

　　圖4 PSoC內(nèi)部模塊配置圖

　　軟件設(shè)計(jì)

　　整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的軟件如圖5所示，主要分為主程序和中斷處理子程序兩部分。

　　主程序流程圖 中斷處理流程圖

　　圖5 電容測(cè)量軟件流程圖

　　結(jié)語(yǔ)

　　該方案具有電路簡(jiǎn)單，外圍元器件少，成本低，耐高壓，寬量程，高精度，測(cè)量方便等特點(diǎn)，可方便地實(shí)現(xiàn)單片電容容量測(cè)試產(chǎn)品或子系統(tǒng)