随着现代工业的飞速发展， 对工况参数的实时监测越来越重要。参数的监测分为电量和非电量两大类， 对于非电量参数的测量， 测量成功与否主要取决于 传感器 的质量和对信号的提取。由于 电容传感器 具有结构简单、功耗低、测量范围大、稳定性好、灵敏度高、使用寿命长及可以进行非接触测量等特点， 非常适合在高潮湿、高尘埃、强辐射及超低温等恶劣环境下长期使用，因此， 对于某些变化缓慢或微小物理， 比较适宜采用电容传感器进行测量。
目前用于测量微电容的方法主要是交流法， 其测量原理是通过激励信号对被测电容连续充放电， 形成与被测电容成比例的电压或电流信号， 从而测得被测电容值。采用此方法测量的信号中具有脉动噪声， 需要通过 滤波器 滤除其脉动成分， 但滤波器的引入将降低测量 电路 信号采集的速度。所以， 本文设计了一种基于电荷放大原理的微电容测量电路， 该电路中使用的模拟 开关 存在电荷注入效应， 此效应影响电路的分辨率。为了解决该问题， 本文从微电容测量电路中的电荷注入效应入手， 对 模拟开关 的电荷注入效应进行分析， 结合 单片机 对开关时序进行设计， 并基于Proteus 和Keil 软件设计的电路进行仿真， 进而检验设计的合理性。
1 微电容测量电路中的电荷注入效应
基于电荷放大原理的微电容测量电路如图1 所示。
图1 基于电荷放大原理的微电容测量电路
图中Vin为充放电的激励电压源，CX为传感器两极板之间的电容即待测电容；S1～S5为模拟开关； 运放A1、电容Cf、 电阻 Rf和开关S3构成电荷 放大器 ； 开关S4和S5及运放A2和A3构成两个采样保持器，A4为 仪表 放大器 。模拟开关基本上由一个N MOS 管和一个PMOS 管并联而成， 是一种三稳态电路， 它可以根据选通端的电平决定输人端与输出端的状态。当选通端处在选通状态时， 输出端的状态取决于输入端的状态； 当选通端处于截止状态时， 则不管输入端电平如何， 输出端都呈高阻状态。
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