電容傳感器寄生電容產生原因及消除方法

　　實現電纜芯線和內層屏蔽電位相等，應使UCX =Uo3 ，于是可以得到： （1 + A） *Uo1 = A*Aa*Uo1 ，

　　即

　　算放大器驅動法無任何附加電容，特別適用于傳感器電容很小情況下的檢測電路。

　　圖2

整體屏蔽法

　　屏蔽技術就是利用金屬材料對于電磁波具有較好的吸收和反射能力來進行抗干擾的。根據電磁干擾的特點選擇良好的低電阻導電材料或導磁材料，構成合適的屏蔽體。屏蔽體所起的作用好比是在一個等效電阻兩端并聯上一根短路線，當無用信號串入時直接通過短路線，對等效電阻無影響。現就以差動電容式傳感器為例，來說明整體屏蔽法的應用。在圖3中，CX1，CX2作為差動電容，U為電源，A為放大器。整體屏蔽法是把圖中整個電橋（包含電源電纜等） 一起屏蔽起來，這種方法設計的關鍵點就在于接地點的合理設置。采用把接地點放在兩個平衡電阻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與測量放大器的輸入阻抗相并聯，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具有極大的值，C1的并聯也不希望存在，但它只是影響傳感器的靈敏度，而對其他性能無有影響。另外的兩個寄生電容C3、C4分別并聯在兩橋臂R1、R2上，這樣就會影響到電橋的初始平衡和整體的靈敏度，但是并不會影響到電橋的正常工作。因此，寄生參數對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題的很好的方法，其缺點就是使得結構變得比較復雜。

　　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路的前置級一同封裝在一個殼體內，省去傳感器到前置放大級的電纜，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)。但是這種做法因為電子元器件的存在而不能在相對高溫或環(huán)境惡劣的地方正常使用。也可利用集成工藝，把傳感器和調理電路集成于同一芯片，構成集成電容傳感器。

　　總之，電容式傳感器的電容值都很小，一般在皮法級，連接線產生的分布電容其數值也在皮法級，從而會影響到測量精度，所以我們要求傳感器與轉換電路之間的連接線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換電路之間的距離，在有條件時可以將傳感器、連接線、轉換電路整體屏蔽。