電容傳感器寄生電容產(chǎn)生原因及消除方法

　　實(shí)現(xiàn)電纜芯線(xiàn)和內(nèi)層屏蔽電位相等，應(yīng)使UCX =Uo3 ，于是可以得到： （1 + A） *Uo1 = A*Aa*Uo1 ，

　　即

　　算放大器驅(qū)動(dòng)法無(wú)任何附加電容，特別適用于傳感器電容很小情況下的檢測(cè)電路。

　　圖2

整體屏蔽法

　　屏蔽技術(shù)就是利用金屬材料對(duì)于電磁波具有較好的吸收和反射能力來(lái)進(jìn)行抗干擾的。根據(jù)電磁干擾的特點(diǎn)選擇良好的低電阻導(dǎo)電材料或?qū)Т挪牧?，?gòu)成合適的屏蔽體。屏蔽體所起的作用好比是在一個(gè)等效電阻兩端并聯(lián)上一根短路線(xiàn)，當(dāng)無(wú)用信號(hào)串入時(shí)直接通過(guò)短路線(xiàn)，對(duì)等效電阻無(wú)影響?，F(xiàn)就以差動(dòng)電容式傳感器為例，來(lái)說(shuō)明整體屏蔽法的應(yīng)用。在圖3中，CX1，CX2作為差動(dòng)電容，U為電源，A為放大器。整體屏蔽法是把圖中整個(gè)電橋（包含電源電纜等） 一起屏蔽起來(lái)，這種方法設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)就在于接地點(diǎn)的合理設(shè)置。采用把接地點(diǎn)放在兩個(gè)平衡電阻R1、R2之間，與整體屏蔽體共地。這樣，傳感器公用極板與屏蔽體之間的寄生電容C1與測(cè)量放大器的輸入阻抗相并聯(lián)，從而就可把C1視作為放大器的輸入電容。由于放大器的輸入阻抗應(yīng)具有極大的值，C1的并聯(lián)也不希望存在，但它只是影響傳感器的靈敏度，而對(duì)其他性能無(wú)有影響。另外的兩個(gè)寄生電容C3、C4分別并聯(lián)在兩橋臂R1、R2上，這樣就會(huì)影響到電橋的初始平衡和整體的靈敏度，但是并不會(huì)影響到電橋的正常工作。因此，寄生參數(shù)對(duì)傳感器電容的影響基本上就可以消除掉。整體屏蔽法是解決電容傳感器寄生電容問(wèn)題的很好的方法，其缺點(diǎn)就是使得結(jié)構(gòu)變得比較復(fù)雜。

　　圖3

　　另外采用集成法也是消除電容傳感器寄生電容干擾的一種有效方法。這種方法就是將傳感器與電子線(xiàn)路的前置級(jí)一同封裝在一個(gè)殼體內(nèi)，省去傳感器到前置放大級(jí)的電纜，這樣，寄生電容就可大大減小而且保持固定不變，使儀器處于穩(wěn)定工作狀態(tài)。但是這種做法因?yàn)殡娮釉骷拇嬖诙荒茉谙鄬?duì)高溫或環(huán)境惡劣的地方正常使用。也可利用集成工藝，把傳感器和調(diào)理電路集成于同一芯片，構(gòu)成集成電容傳感器。

　　總之，電容式傳感器的電容值都很小，一般在皮法級(jí)，連接線(xiàn)產(chǎn)生的分布電容其數(shù)值也在皮法級(jí)，從而會(huì)影響到測(cè)量精度，所以我們要求傳感器與轉(zhuǎn)換電路之間的連接線(xiàn)選用自身分布電容極小的高頻電纜，并盡量縮短傳感器到轉(zhuǎn)換電路之間的距離，在有條件時(shí)可以將傳感器、連接線(xiàn)、轉(zhuǎn)換電路整體屏蔽。