测量电容电路的模拟电子课程设计

"测量电容电路的模拟电子课程设计" 本设计的主要目的是设计一个用于测量电容的电路，通过桥氏电路接法，结合模电电知识与数电知识，实现电容的测量。该电路采用容抗法测量电容量，基本原理是，首先运用文氏桥振荡器产生一固定频率的正弦信号，然后经过被测电容------交流电压转换器------获得交流电压信号，最后通过交流电压------直流电压转换器得到真有效值电压Vo，并从直流数字电压表上显示出来。 电路组成部分包括：文氏桥振荡器、Cx/ACV 转换器、二阶有源带通滤波器、ACV/DCV 转换器等。 文氏桥振荡器由 IC1a 和 R1,C1,R2,C2 构成，是用来产生一固定频率 fo 正弦波电压信号，其震荡频率由下式确定：fo=1/ R1C1R2C2。 Cx/ACV 转换器由电容 Cx 与交流电压转换器 ACV 由 Cx,IC2a 和 R7 构成，同时它们也构成一级反相输入电压放大器。当频率为 f0 的正弦电压信号 V1b 经过 Cx 时，Cx 的容抗为 Xc=Xc=1/2∏foCx。 二阶有源带通滤波器由 IC2b 与 R8—R10,C3,C4 组成，该滤波器的作用是仅允许频率为fo 的信号电压 Vo2a 通过，其它频率被滤除，对信号起净化作用，减少测量误差。 ACV/DCV 转换器由 C6—C10,R11,R12 和 IC3 构成，它的作用是对来自滤波器信号 Vo2a 进行线性整流，整流后的信号直接送入 DC 数字电压表进行显示。 通过该电路的设计，可以实现电容的测量，并且满足设计要求：测量范围：10pF~1μF，测量精度：1%。 在设计中，我们还需要考虑到电容传感器的基本形式，即一对相邻的极板。在这些相邻的极板之间存在着固有电容，电容值与极板的厚度成正比，与极板之间的距离成反比。在理想情况下，这是传感器唯一可测到的电容。 本设计的电路可以满足测量电容的需求，并且具有良好的可读性和可靠性。