基于开关电容技术的一种电容式传感器测量电路

电容式传感器输出的电容信号很小,一般为几pF至几十pF,因此其后续测量电路的选择与设计非常关键。本文所提出的基于开关电容技术的测量电路是把被测电容转换成微处理器可直接处理的二进制数字信号,克服了传统测量电路易受寄生电容影响和测量结果精度依赖于电源电压稳定性的不足。本文详细分析了该电路的工作原理和设计要点,实验验证了所述测量电路的正确性。     

一种纳秒级脉冲源的仿真及研制

对一种以射频三极管为主要元件的脉冲产生电路进行了计算和试验研究,研制了用于模拟PD信号试验的放电源,设计了储能电容为10pF和20pF的两种脉冲电路,讨论了放电源中主要器件雪崩三极管的雪崩效应理论,推导出三极管雪崩过程的简化模型,用电路仿真软件Pspice仿真分析该电路中储能电容和电源电压对脉冲波形的影响。详细讨论了实际制作过程中的注意事项和元器件的选择方法。实测储能电容为10pF和20pF的PD源脉宽分别为980ps和1180ps,幅值分别为8.9V和11.6V。结果表明,理论和仿真分析的结论一致。     

一种电容式传感器数字化通用检测接口设计

针对电容式传感器的微变电容检测困难的问题,提出了一种数字化的通用检测接口方案。分析了基于"激励-检测"的直接式微变电容测量原理,利用DDS发生载波,并采用离散傅里叶变换分离测量结果的幅值与相位以求得电容变化量。根据接近式电容传感器的测量需要,设计了具体的硬件电路进行验证。实验结果表明,检测正确率在95%以上,该接口方案能够较好地检测设计值在0.1pF以上量级的微变电容,设计简洁,具有较强的移植性。     

微小电容检测系统的设计及应用

针对在微小电容的检测中,传统模拟电路存在设计复杂,电容测量范围小等诸多局限性这一问题,设计了一种微小电容检测系统。该系统硬件主要由电容测量芯片Pcap01、单片机STM32F103C8T6最小系统、供电电路以及LCD液晶显示屏构成。系统软件包括下位机的C程序,实现了电容数据采集、Pcap01 AD与单片机之间的通信以及数据转换。实验结果表明,该系统结构简单,精度高,误差小,稳定性好,抗干扰能力强。能方便的应用于需要微小电容检测的场合,如电容式液位传感器等。     

大型汽轮发电机定子绕组局放监测系统中环形耦合电容器的设计

环形耦合电容器作为拾取局部放电信号和工频信号的传感器,它的设计是否合理直接决定了采集得到的局放信号的质量.通过已知数据,在忽略环形电容极板和母线封闭外壳的厚度的情况下,计算出电容极板的电容值.再通过耦合电容的等值电路得到耦合电容输出电压与输入电压之比,然后列出耦合信号输出输入电压的比值表.通过对表中数据进行分析得出所设计的环形耦合电容器是否可以去掉大部分噪声,达到我们对环形耦合电容的设计要求.     

水库大坝地震监测系统（二）变极距型电容加速度传感器

全面介绍了用于地震测量的变极距型电容加速度传感器的设计原理，详细描述了变极距差分型电容器的结构原理、传感器电容极板激励信号产生电路和中间极板输出信号处理电路，最后给出了所设计的传感器技术指标和实际标定数据。     

MEMS接触电容式高温压力传感器的温度效应

介绍了一种基于SOI／硅片键合技术制作的接触电容式高温压力传感器结构,并对传感器的测试装置、测试方法进行详细的介绍后,对传感器进行压力测试和温度特性测试。压力测试结果表明,传感器线性工作区压力为110～280kPa,灵敏度约为0．14pF／kPa;温度特性测试结果表明,传感器具有正温度效应,在30～300％,传感器输出误差约为0．5％。文中还分析了热胀冷缩及介电常数温度系数对传感器温度效应的影响,以及设计了参考电容及运算放大器式传感器测量电路来消除温度效应。     

在场效应晶体管电路中利用反馈减小输入电容

对于结型场效应晶体管.即便晶体管的输入电容为30pF也可设计成输入电容仅为0.4pF的电路。对于场效应晶体管,只有在输入电容保持最小值时,才能达到高输入阻抗和低噪声的性能。这可以用反馈的方法来实现,反馈的方法使我们能设计成输入电容仅为0.4pF的电路,尽管场效应晶体管本身的输入电容约为30pF。减小输入电容的根本理由是:在频率大于几赫时,输入阻抗大部分取决于晶体管的栅极电容。保持输入电容尽可能低的另一个理由是(尤其是宽频带放大器中):输入电容降低了频率响应。在图一所示的结型场效应晶体管等效电路中:电阻R_(gd)和R_(gs)表示由栅—漏结和栅—源结所形成的二极管的反偏电阻,电容C_(ga)和C_(gs)表     

片上三角波信号发生器实现方法

针对混合信号电路内建自测试(BIST)结构中信号发生器的设计问题,本文提出了一种基于码密度直方图法测量模-数转换器性能的片上模拟三角波信号发生器的实现方法。该信号发生器由两个恒流源、电容和反馈控制电路组成,其中恒流源采用自偏压的Widlar电流源实现。实验结果表明,该信号发生器所生成的三角波信号不仅斜波部分具有良好的性线,而且其频率和幅值均可调。另外,该信号发生器结构精简,硬件开销小,易于片上集成。     

用于SiC MOSFET开关电压测量的非接触式电场耦合电压传感器EI北大核心CSCD

准确测量碳化硅(silicon carbide,SiC)金属–氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)开关电压是评估SiC MOSFET开关特性、计算开关损耗、优化变换器设计的关键。随着SiC MOSFET开关速度、耐压及功率密度的提升,开关电压测量难的问题逐渐凸显,因此对电压传感器的带宽、耐压和侵入性提出了新的要求。该文以SiC MOSFET的开关电压为研究对象,根据目前开关电压的测量需求,提出一种利用电场耦合原理测量开关电压的非接触式电压传感器,并设计混合积分电路对传感器输出信号进行电压重构。在此基础上,通过仿真和计算着重分析电场耦合电压传感器的结构和电路参数的设计依据。传感器带宽范围为5Hz~260MHz,量程为-1000~+1000V,输入电容约为0.73pF,最后利用双脉冲测试,将其与商用示波器探头的测量结果进行对比,验证电场耦合电压传感器的准确性。     

A low‐power four‐stage amplifier for driving large capacitive loads

A four‐stage amplifier with a new and efficient frequency compensation topology is presented in this paper. The new compensation scheme applies a Miller capacitor as the main negative feedback, a resistor and a capacitor in series as a load for one of the intermediate stages, and two feedforward paths. In order to design the amplifier and acquire circuit parameters, small signal analyses have been carried out to derive the signal transfer function and the pole‐zero locations. The proposed amplifier was designed and implemented in a standard 90 nm CMOS process with two heavy capacitive loads of 500 pF and 1 nF. The simulation results show that when driving a 500 pF load, the amplifier has a gain‐bandwidth product of 18 MHz consuming only 40.9 μW. With a 1 nF capacitive load, the proposed amplifier achieves 15.1 MHz gain‐bandwidth product and dissipates 55.2 μW from a single 0.9 V power supply. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种带非电解电容的电动汽车充电电源的建模和设计方法

电动汽车车用电池的寿命通常在50 000 h以上,而传统的电动汽车车用充电电源寿命受电解电容的限制只能在8 000 h左右。为实现充电电源与动力电池的寿命匹配,关键在于将短寿命的DC-link电解电容替换为长寿命的非电解电容或代替电容的其他结构。本文提出了一种基于状态空间平均法的建模方法,重构了包括控制电路和主电路的平均控制模式下的Boost PFC电路。并通过该方法得到全电路的控制框图,最终得到了输出电压对输入电压的闭环传递函数,进而得到了100 Hz两倍工频纹波电压的衰减倍数与DC-link电容之间的关系,证明了DC-link电容容值可以大大低于传统的经验值,实现了长寿命小容值的薄膜电容对短寿命大容值电解电容的替换。最后用仿真和实验样机对该建模方法以及电源的无电解电容化进行了验证。     

基于比率法的微电容测量仪

针对传统微电容测量方法的缺点提出了微电容比率测量法.采用带限流电阻的正弦波激励确保激励源和前置放大器正常工作以提高消除杂散电容的能力;检测被测电容两端的电压和流过被测电容的电流计算得到被测电容的电容值;采用锁相检测技术消除噪声和直流失调.给出了微电容测量系统的方案.实验结果表明电容测量分辨率达到了0.01pF,证明了所...     

电容式电压互感器绝缘在线监测系统设计与应用

为保障电容式电压互感器(Capacitor Voltage Transformer,CVT)的安全可靠运行,设计了绝缘在线监测系统。给出了CVT在线监测方案,建立了CVT等值电路,推导了介质损耗角正切值和电容量的计算公式,详细阐述了绝缘在线监测系统的设计,包括:电流信号采集电路、电压信号采集电路和A/D采样电路等。该监测系统已经在四川某500k V变电站进行了挂网运行,在线监测结果验证了在线监测系统监测的准确性和有效性。     

反激式光伏微型逆变器的研究

研究了一种基于反激式的光伏微型逆变器,对传统的功率解耦环节进行改进,引入双向DC/DC变换器为解耦电路,取代传统的电解电容,提高了光伏微型逆变器的寿命预期。该电路只包含两个小容值电容,可使用寿命较长的无极性电容替代大容值电解电容。最后,仿真试验验证了该解耦电路和控制方案的有效性和正确性。     

以选频平衡法测量局部放电的原理

传统的局部放电平衡测量法以电阻电容为输入电路,存在许多缺点,难以在高压和超高压领域推广使用,文中以电感电容为输入电路,全面分析了用选频平衡法测量局部放电的原理,模拟实验的结果表明,在选定的测量中心频率下,在调谐电容的调节范围内,存在着无数组平衡点。选频平衡法测量局部放电抑制干扰的关键是使用选频放大吕。实际高压实验表明,在存在于强烈干扰信号时,采用本测试法的测试电路在试样为２５５ｐＦ时,最小可测放电     

无功补偿电容器组的并联谐振分析

当系统中存在谐波源时,无功补偿电容器组与系统电路会在某次谐波频率下发生并联谐振。本文分析了谐振次数与电容器组容量、母线短路容量以及母线电压上升值之间的数学关系。并联电容器组与电抗器串联具有滤波功能,同时也会与系统发生并联谐振。还分析了滤波次数和发生谐振次数的数学关系。     

基于改进变频二次注入法的直流系统绝缘检测技术

针对现阶段直流系统接地故障检测所使用的频率注入法会给直流系统带来较大纹波和受到分布电容影响较大的问题,本文提出了在正负直流母线间串联交流电源并在母线增加短路电容通路的方法以提高检测精度。即根据两次变频注入交流信号得到故障支路的漏电流建立两个二元方程以在规避分布电容影响的前提下精确求得接地电阻。该方法向母线投入一个大电容支路,既能有效规避母线分布电容给测量带来的误差,又满足国家电网的规定,向系统注入的小信号在纹波规定范围内,还从计算上规避了支路分布电容的影响。该方法有效减小了由于传感器测量精度和分布电容对直流系统绝缘检测带来的误差,降低了绝缘检测设备漏报误报概率,提高了检测精度并使用实验仿真验证了方法的可行性。     

无功补偿电容器组的并联谐振分析

当系统中存在谐波源时,无功补偿电容器组与系统电路会在某次谐波频率下发生并联谐振。本文分析了谐振次数与电容器组容量、母线短路容量以及母线电压上升值之间的数学关系。并联电容器组与电抗器串联具有滤波功能,同时也会与系统发生并联谐振。还分析了滤波次数和发生谐振次数的数学关系。     

无功补偿电容器组的同步投切装置研究

针对10kV无功补偿电容器组的同步投切时所产生的开关暂态过电压的危害,提出了一种基于DSP的自适应投切无功补偿电容器组的控制系统.它采用数字信号处理芯片（DSP）TM320C5402和6通道实时数据采集系统芯片ADS8364,实时提取三相电压、电流的零点,并测量系统的功率因数,用以确定投切电容器的大小.采用自适应控制算法,控制电容器在电压零点投入,在电流零点切除,以降低投切电容器组时所产生的过电压和涌流.初步试验测试表明,该方案具有可靠性高,运行稳定等优点.