基于单片机微弱电容测量电路设计.doc

摘要：现如今的数字电子发展突飞猛进,各种各样的电子元器件被运用在很多领域，其运用范围也随之增大，这对电容的精度提出了更高的要求。

测量电容的方法有很多种，可以利用RLC电桥法，运算放大法，电流电压法和RC振荡器法来检测电容。每个领域对电容精度的要求也不一样，为了方便操作，一些对精度要求不高的领域选择RC振荡器法，RC振荡器法是应用范围非常广的方法。但是很多时候我们需要得到精确度比较高的电容大小，有时候这种方法不能达到我们的要求，比如说测量PF级电容时。微弱电容的测量电路中存在杂散电容，会影响到被测电容的变化量，增加了测量的难度，也增加了测量的不可操作性。这个问题在接下来章节中有所讨论。

微弱电容对激励源输入的信号变化基本没有响应，这种情况需要将微弱电容经过转换系统将其转换为交流信号，然后再检测。先经过公式计算得出电容的大小，另外一个要求是在电路中显示出来该数值。本文利用电荷放大法，结合测量要求，检测微弱电容信号量变化的值，推导出用电荷放大器检测电容方法，并且降低噪声，推动了电路的普及。

关键词：电子元器件；微弱电容；测量电路；精确；变化量；交流信号；滤波器；电荷放大器

目录

摘要

ABSTRACT

第一章  绪论-1

1.1 目前的研究现状-1

1.2 常见的电容检测设计-1

1.2.1 电桥法-1

1.2.2 调频法-1

1.2.3 电荷放大法-2

1.3 设计任务与要求-2

第二章  电容检测系统-3

2.1 设计框架-3

2.2 检测系统基本原理-3

2.3 微弱电容检测系统的杂散性-4

2.4 T形电阻网络-4

2.5 电容检测电路MULTISIM仿真-5

第三章  交流信号发生器电路设计-7

3.1 信号发生电路-7

3.1.1 信号波形的选择-7

3.1.2 常见的信号产生电路-7

3.2 晶体振荡电路-8

3.3 全波整流电路设计-9

3.3.1 全波整流电路-9

3.3.2 全波整流电路的MULTISIM仿真-10

第四章  低通滤波电路设计-12

4.1 低通滤波器的选择-12

4.1.1 低通滤波器的类型选择-12

4.1.2 低通滤波器级数的选择-12

4.2 低通滤波电路及其仿真-12

第五章  AD转换电路及MCU控制电路-14

5.1 AD转换电路-14

5.2 MCU控制电路-15

5.2.1 MSP430超低功耗单片机-15

5.2.2 电源电路-15

5.2.3 晶振电路-16

5.2.4 复位电路和JTAG接口电路-16

5.2.5 串口通信电路-16

5.3 电源电路-17

5.4 硬件电路的抗杂散设计-17

第六章  微弱电容检测系统的性能分析-19

6.1 性能指标-19

6.2 信号发生器的波形测试-19

6.3 检测电路的性能检测分析-20

6.3.1 检测分析的目的-20

6.3.2 检测内容-20

结束语-22

致  谢-23

参考文献-24