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!垦煎 堡壅!塑 ：21 微机控制可编程 电容测量方法 河北大学电于系 侯学锋 摘要 本史描 述T一种新的可鳊 程 测 量 方 (在高频时，损耗因数是很重要的指标)。此 法，可 同时测量一对 电容的 电客伍和损耗 因 电路的最大优点在于只需预先 知 道 电阻的 数 。本方 法利 用数字可蝙程振 荡器原理，由 值，面不象[1]、E2]方法中需要预先知道另 计算机控 制CMOS器件和= 进制 权 电 阻 构 两个标准电容的值．根据振荡频率和振荡条 成的数控 电阻网络，主动调整1电路参数和状 件列出两个方程，当涌整单一电阻皿 时，可 冬。最后给出 7一组实验结果。 获得不同的撮蔼频率和起振条件，因此可列 l 出四个独立方程 ．便可解出电容和损耗因数 l 一 、 引言 的四个未知值 0一、 ，和 。但这些方程 利用振荡器原理测量 电容值的方案是近 是假设运算放大器理想时 (输入 电J丑胃．=(．。 年来提出的 “’。圈 1示出了甩两个运算放大 输入 电容 =0时)得出的，当必须考虑 R和 器构成的振荡器电路。假设放大器理想时， 埘 ，上述方程变得高度非线性，难 以甩代 解 F列两个方程得出电容值： 数法求解，而必须甩计 算 机求解}勇一方 RJR2／((置 十 i十矗】／ ) R 面，文献[1]～[3]均甩手动方法调整 电阻R (1) 值，当振荡器起振后再测量出其 电阻值，并 4=1f2 (1刁 1莨 (三) 讣算出振荡器频率，从而迭制测量 电容值的 目的，因此遗是一种被动的调整方法。 在本文中提出了数字可编程的振荡器 电 _ 。 路，用二进制加权的开关 电阻阵代替调键 电 毓 出 阻 ，与文献[4]不同的是，我们利用计算 善 机来控制和激励CM0S(cC4O66)开关[5]， 这种方{壹是主动地调整 电阻R 并控 l自振荡 图 1 测量 电容 用的振 藩嚣 E1 器振荡；另一方面，可利用计算机予程序解非 删垫 电阻R麈振荡器起振，则 =K ／R，其中 线性方程，从而使计算和测量变得容易实现。 _=RJR2／{(RL十R )／CL+Ri／口。 二、璃论分析 这个 电路中，我们必须知遘两个 电容 和 新的测量 电路是基于有源 R 滤渡器理 的值才能确定待测电路 的值 ，即需要使 论导出的，它是 SM1en和 Key带通滤波器 砸标准 电容，这是此 电路的缺点。 的变形，如图2所示。其中噩 是调整 电阻， 在文献[2]中，作者论述 了利用文献[1] ·是待测茸容。此测量 电l路 作了几个假设 的方法如何在高频时测量 电容值，并考虑了 ‘1)假设有限增益运算放 大 器 是 理想的} 运算放大器非理想特性带来的误差 但是忽 (2)用与理想 电容相并联的电阻来表示 电容 略 了在高频时 电容器的损耗对 测量的影响。 的损耗团数 (置。=1／。)l(3)假设 ：是与 在文