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C/V转换电路设计优化方案

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:C/V转换的目的是检测电容的变化频率,而非电容值的大小,通过电阻R检测电压值进而检测电流变化频率,即电容的变化频率;如图4.9所示为所设计的C/V转换电路连接图,运放电路将采集到的微弱电容变化频率转换成电压信号,则流过电阻R的电流和电压即为式(4.3)所示。图4.9C/V转换电路图4.9中,并联一对滤波电容后可有效地抑制低频噪声。

C/V转换电路设计优化方案

频率检测电路是间接地通过测试电容的变化来测得输出信号的频率的。假设谐振器工作时电容变化量为10-2 pF,因此相应的检测电路对微弱电容必须具有足够的敏感能力,那么选用高精度C/V转换芯片是关键所在。

本章采用LF357作为C/V转换芯片,其具有开环放大倍数和输入电阻无穷大,保证了输入端工作电流为0;输出电阻无穷小,确保了输出电压不随下级负载而变;零点偏移小、温度漂移小且噪声电压小;差模输入阻抗高,输入偏置电流非常小,一般IIB为几皮安到几十皮安;具有高速、宽带和低噪声等优点,完全满足本设计电路的要求。

C/V转换的目的是检测电容的变化频率,而非电容值的大小,通过电阻R检测电压值进而检测电流变化频率,即电容的变化频率;如图4.9所示为所设计的C/V转换电路连接图,运放电路将采集到的微弱电容变化频率转换成电压信号,则流过电阻R的电流和电压即为式(4.3)所示。

图4.9 C/V转换电路

图4.9中,并联一对滤波电容后可有效地抑制低频噪声。在稳定工作状态下,运放电路满足如下关系式

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由于R f1和R f2的阻值都比与之并联电容的阻抗要大得多,即有

则式(4.4)可简化为

其C/V转换的增益系数G cv

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