[电路/定理]

一个把电容信号转成电流的电路,大神分析

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黑洞不黑|  楼主 | 2018-11-21 10:51 | 显示全部楼层 |阅读模式
先上图
QQ截图20181121103229.png
首先说明一下,这个电路功能是把电容信号转换成电流信号,待测电容0-4000pF,输出电流0-4000uA,线性关系;
供电电压是±10V,加到图中VDD和GND,输出电流是从外部0V流入Iout端;
使用自激变压器产生峰峰值约33V、频率约33KHz的交流电,交流电通过右边待测电容后经过整流稳压转成直流电,输出电流和待测电容成线性关系;
现在的问题是线性度不是特别好,在1000pF以下线性度还不错,1000pF以上输出电流就小于理论数值,电容越大相差越大,在电容为4000pF的时候,输出电流只有3850uA。
请各位大神分析一下,有什么解决方法。

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maychang| | 2018-11-21 12:26 | 显示全部楼层
电流和电容量,此电路中本来就不应该是线性关系。

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zyj9490| | 2018-11-21 12:56 | 显示全部楼层
一看此种电路,不是精密测量的电路,太粗燆,相关量都没有控制。能测量准吗?

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zyj9490| | 2018-11-21 12:57 | 显示全部楼层
LCR测量般过来,绝对测量准。

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黑洞不黑|  楼主 | 2018-11-21 13:13 | 显示全部楼层
zyj9490 发表于 2018-11-21 12:56
一看此种电路,不是精密测量的电路,太粗燆,相关量都没有控制。能测量准吗? ...

做仪表用,只能用这个电路,不能用芯片,有一项实验芯片过不去

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william008 2018-11-23 13:53 回复TA
我觉得你对芯片有偏见。芯片只是把三极管之类的电路放在一个芯片上而已,本质上它也是一个电路。能用电路,却不能用放在芯片上的电路,这句话说得有点不通。 
黑洞不黑|  楼主 | 2018-11-21 13:14 | 显示全部楼层
用的是电容通交流的原理,电容越大电流越大,基本是线性关系

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zyj9490| | 2018-11-21 16:08 | 显示全部楼层
黑洞不黑 发表于 2018-11-21 13:14
用的是电容通交流的原理,电容越大电流越大,基本是线性关系

激力电压也不稳定,谈何电容电流精密测量。

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maychang| | 2018-11-21 16:23 | 显示全部楼层
黑洞不黑 发表于 2018-11-21 13:14
用的是电容通交流的原理,电容越大电流越大,基本是线性关系

即使自激振荡电路输出幅度和频率均稳定,电流也不可能与待测电容的容量成线性关系。

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黑洞不黑|  楼主 | 2018-11-21 17:01 | 显示全部楼层
maychang 发表于 2018-11-21 16:23
即使自激振荡电路输出幅度和频率均稳定,电流也不可能与待测电容的容量成线性关系。 ...

为什么?在1000pF以下的时候线性度是很好的,已经测试过,示波器、高精度电流表

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黑洞不黑|  楼主 | 2018-11-21 17:05 | 显示全部楼层
zyj9490 发表于 2018-11-21 16:08
激力电压也不稳定,谈何电容电流精密测量。

输入电容4000pF的时候,工作频率比0pF的时候低0.7KHz,不明白为什么频率会变低,只要电容值保持不变,激励电压和频率是保持不变的,电压波动在1mV以下,频率波动在0.1Hz以下

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黑洞不黑|  楼主 | 2018-11-21 17:19 | 显示全部楼层
P81121-171132.jpg
这是测试数据

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maychang| | 2018-11-21 17:46 | 显示全部楼层
黑洞不黑 发表于 2018-11-21 17:01
为什么?在1000pF以下的时候线性度是很好的,已经测试过,示波器、高精度电流表 ...

待测电容容量为零,电流并不为零——还有332k的电阻通过电流。
待测电容无穷大,电流也不可能为无穷大——还有两个105电容以及220欧电阻,NPN三极管。
由此,电流不可能与电容量成线性关系。

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maychang| | 2018-11-21 17:47 | 显示全部楼层
黑洞不黑 发表于 2018-11-21 17:05
输入电容4000pF的时候,工作频率比0pF的时候低0.7KHz,不明白为什么频率会变低,只要电容值保持不变,激 ...

自激振荡电路,振荡频率本来就随负载变化很厉害,输出电压幅度也随负载变化很厉害。

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黑洞不黑|  楼主 | 2018-11-21 17:53 | 显示全部楼层
maychang 发表于 2018-11-21 17:46
待测电容容量为零,电流并不为零——还有332k的电阻通过电流。
待测电容无穷大,电流也不可能为无穷大— ...

呵呵,不要考虑极端,在电容变化范围内能保持线性就好。测试数据中,电容为0输出电流不是0,实际上电容也不可能绝对为0,必然会有一个初始值,把这个初始值当成0,然后开始变化,考虑的是电容的变化量和电流的变化量保持线性就好

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黑洞不黑|  楼主 | 2018-11-21 17:56 | 显示全部楼层
maychang 发表于 2018-11-21 17:47
自激振荡电路,振荡频率本来就随负载变化很厉害,输出电压幅度也随负载变化很厉害。 ...

这是三十多年前的一个电路,原来的线性度就不是很好,我们现在要仿制一个产品,有一项实验要求不能使用数字电路,所以只能用这个纯模拟的电路,现在要改善一下让他的线性度好一点,如果有更好的电路的话那就实在太好了

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参与人数 1威望 +1 收起 理由
king5555 + 1 三极管的集极应串联一箫特基二极管。
戈卫东| | 2018-11-21 18:00 | 显示全部楼层
你这三极管放大后输出的线性根本就不可能很好

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黑洞不黑|  楼主 | 2018-11-22 10:06 | 显示全部楼层
戈卫东 发表于 2018-11-21 18:00
你这三极管放大后输出的线性根本就不可能很好

能不能具体说说

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戈卫东| | 2018-11-22 11:20 | 显示全部楼层

三极管的放大倍数不是线性的

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xch| | 2018-11-22 11:28 | 显示全部楼层
相当于高通滤波器。 f《 截止频率时,电流基本与电容成线性,f 接近截止频率时,不存在与电容的线性关系,电流饱和。

一个

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zyj9490| | 2018-11-22 12:09 | 显示全部楼层
maychang 发表于 2018-11-21 12:26
电流和电容量,此电路中本来就不应该是线性关系。

恒定电压激力电容产生的电流,检测其电流,电流与容量是线性的。有一个条件,要在合适的频率下,把寄生参数除了,

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