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寄生电容干扰的产生原因及消除方法

admin1个月前 (04-04)电子信息2

电容式传感器具有结构简单,灵敏度高,温度稳定性好,适应性强,动态性能好等一系列优点,目前在检测技术中不仅广泛应用于位移、振动、角度、加速度等机械量的测量,还可用于液位、压力、成份含量等热工方面的测量中。但由于电容式传感器的初始电容量很小,一般在皮法级,而连接传感器与电子线路的引电缆电容、电子线路的杂散电容以及传感器内极板与周围导体构成的电容等所形成的寄生电容却较大,不仅降低了传感器的灵敏度,而且这些电容是随机变化的,使得仪器工作很不稳定,从而影响测量精度,甚至使传感器无法正常工作,所以必须设法消除寄生电容对电容传感器的影响。

寄生电容分类

交流耦合,包括旁路(通过交流信号,同时隔直流信号)

去耦(滤掉交流信号或滤掉叠加在直流信号上的高频信号或滤掉电源、基准电源 和信号电路中的低频成分)

有源或无源RC滤波或选频网络

模拟积分器和采样保持电路(捕获和储存电荷)

尽管流行的电容器有十几种,包括聚脂电容器、薄膜电容器、陶瓷电容器、电解电容器,但 是对某一具体应用来说,最合适的电容器通常只有一两种,因为其它类型的电容器,要么有 的性能明显不完善,要么有的对系统性能有“寄生作用”,所以不采用它们。

增加初始电容值法

采用增加初始电容值的方法可以使寄生电容相对电容传感器的电容量减小。由公式C0=ε0·εr·A/d0可知,采用减小极片或极筒间的间距d0,如平板式间距可减小为0.2毫米,圆筒式间距可减小为0.15毫米;或在两电极之间覆盖一层玻璃介质,用以提高相对介电常数,通过实验发现传感器的初始电容量C0不仅显著提高了,同时也防止了过载时两电极之间的短路;另外,增加工作面积A或工作长度也可增加初始电容值C0。不过,这种方法要受到加工工艺和装配工艺、精度、示值范围、击穿电压等的限制,一般电容的变化值在10-3~103pF之间。

采用“驱动电缆”技术,减小寄生电容

如图1所示:在压电传感器和放大器A之间采用双层屏蔽电缆,并接入增益为1的驱动放大器,这种接法可使得内屏蔽与芯线等电位,进而消除了芯线对内屏蔽的容性漏电,克服了寄生电容的影响,而内外层之间的电容Cx变成了驱动放大器的负载,电容传感器由于受几何尺寸的限制,其容量都是很小的,一般仅几个pF到几十pF。因C太小,故容抗XC=1/ωc很大,为高阻抗元件;所以,驱动放大器可以看成是一个输入阻抗很高,且具有容性负载,放大倍数为1的同相放大器。

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标签: 寄生电容
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