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射頻易商城_芯片電容_電容檢測(cè)芯片的電容檢測(cè)系統(tǒng)原理③

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基于電容檢測(cè)芯片的電容檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)③

電容

2. 2 MSP430F149 簡(jiǎn)介及通信接口設(shè)計(jì)

系統(tǒng)使用 MSP430F149 集成的 12 位 A/ D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行 A/ D 轉(zhuǎn)換。 MSP430F149 在 1MHz 的時(shí)鐘頻率下運(yùn)行時(shí), 芯片的電流在 200~400μA 左右; 在等待方式下, 耗電僅為O. 7μA; 在節(jié)電方式下, 電流可達(dá) 0. 1 μA。 集成的 12 位 A/ D 轉(zhuǎn)換器具有較高的轉(zhuǎn)換速率, 可達(dá) 200 kbps, 能夠滿(mǎn)足大多數(shù)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用, 為系統(tǒng)的單片解決方案提供了極大的方便。MSP430F149 集成的 A/ D 轉(zhuǎn)換器可采用內(nèi)部 2. 5 V 參考電壓或外部參考電壓, 但其內(nèi)部參考電壓準(zhǔn)確性較差, 在本系統(tǒng)中將 MS3110 的 2. 25 V 參考電壓輸出作為 A/ D 轉(zhuǎn)換器的參考電壓。 低功耗單片機(jī)與集成 A/ D 轉(zhuǎn)換器的采用保證了系統(tǒng)擁有較低的功耗。與上位機(jī)的通信接口采用 MSP430F149 集成的串行接口, 通過(guò) MAX3232 芯片轉(zhuǎn)換為三線(xiàn) RS232 接口與計(jì)算機(jī)串口直接相連。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件包括單片機(jī)軟件與上位機(jī)軟件兩部分。
3. 1 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)
采用 IAR Assembler for MSP430 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境, 使用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)了單片機(jī)部分的程序,主要包括系統(tǒng)初始化、 測(cè)量芯片寄存器初始化、 測(cè)量與數(shù)據(jù)傳輸?shù)取?單片機(jī)軟件流程如圖 3所示。單片機(jī)初始化包括單片機(jī) I/ O 初始化、 串行口參數(shù)初始化、 A/ D 轉(zhuǎn)換器初始化, 以及與上位機(jī)通信接收系統(tǒng)參數(shù)等。 MS31lO 初始化是通過(guò)單片機(jī) I/ O 對(duì) MS3110 內(nèi)部寄存器進(jìn)行初始化, 包括參考電容值、 可調(diào)增益、 初始電壓等參數(shù)。 采樣開(kāi)始后, 單片機(jī)按照設(shè)定采樣率進(jìn)行采樣; 采樣結(jié)束后, 將數(shù)據(jù)經(jīng)轉(zhuǎn)換后傳送給上位機(jī)進(jìn)行處理、 顯示與存儲(chǔ)。
3. 2 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
采用 VC++6. 0 軟件和 C++語(yǔ)言編寫(xiě)系統(tǒng)的上位機(jī)軟件。 軟件功能主要包括設(shè)置參數(shù),與下位機(jī)通信, 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)圖形化顯示、 存儲(chǔ)和讀取等。 上位機(jī)軟件界面如圖 4 所示。


4 精度測(cè)試與分析
進(jìn)行測(cè)試前, 首先應(yīng)對(duì)電路的初始輸出進(jìn)行校準(zhǔn)。 方法如下: 將 CSl、 CS2 設(shè)置為 O, 使用用高精度電壓表對(duì) MS3110 芯片輸出電壓進(jìn)行測(cè)量, 輸出為 O. 497 192 V, 將式(1)中的VREF 修正為 0. 497192 V。在電路板 CS2IN 位置上焊接一個(gè) 1. 8 pF 多層陶瓷電容, 用于模擬外部電容式傳感器;芯片內(nèi)部可調(diào)電容 CS2 由 O 逐步步進(jìn)到 342 fF, 以模擬傳感器電容的變化, 步進(jìn)值為 19 fF。具體寄存器參數(shù)設(shè)置如下: CSl 設(shè)為 O, 為 CF 設(shè) 9. 728 pF, 可調(diào)增益 GAIN 設(shè)置為 2,V2P25 設(shè)為 2. 25 V, 其他參數(shù)均取手冊(cè)推薦值。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得, 當(dāng) CS2 取 O 時(shí), 測(cè)量值為 1. 960 021 pF。 與電容標(biāo)稱(chēng)值的差異主要是由電容本身容差與電路的分步電容引起的。由式(1)可得:CS2=(Vout-VREF)CF/ (GAIN×V2P25×1. 14) (2)代入具體數(shù)值可得:CS2=(Vout-0. 497 192)×9. 728/ 5. 13 (3)其中, Vout=(A/ D 采樣值/ 4 095)×2. 25。 精度測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表 1 所列(實(shí)測(cè)容值為10 次測(cè)量的均值)。


推薦產(chǎn)品一、麗芯微電4.7pF, ≥100G@100V, 雙面不留邊 單層芯片電容


型號(hào):C11-10-100V-4R7
容值/容差:4.7pF / ±0.5pF
溫度系數(shù):±15%@-55~+125℃
絕緣電阻@電壓:≥100G@100V
損耗@頻率:≤4.0@1KHz
封裝尺寸:0.254*0.254*0.178 mm
性能特點(diǎn):尺寸小、容值大,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,電極正面及反面均不留絕緣邊;采用MM結(jié)構(gòu),產(chǎn)品寄生參數(shù)小,使用頻率高至100GHz;表面純金電極,適合金絲、金帶等微組裝工藝;適合Au/Sn、Au/Si、Au/Ge 共晶焊,以及Sn /Pb、導(dǎo)電膠粘接;七專(zhuān)級(jí)/ 普軍級(jí)可選。


推薦產(chǎn)品二、麗芯微電4700pF, ≥1G@25V, 雙面不留邊 單層芯片電容


型號(hào):C11-60-25V-472
容值/容差:4700pF / ±20%
溫度系數(shù):±15%@-55~+125℃
絕緣電阻@電壓:≥1G@25V
損耗@頻率:≤2.5@1MHz
封裝尺寸:1.524*1.524*0.150 mm
性能特點(diǎn):尺寸小、容值大,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,電極正面及反面均不留絕緣邊;采用MM結(jié)構(gòu),產(chǎn)品寄生參數(shù)小,使用頻率高至100GHz;表面純金電極,適合金絲、金帶等微組裝工藝;適合Au/Sn、Au/Si、Au/Ge 共晶焊,以及Sn /Pb、導(dǎo)電膠粘接;七專(zhuān)級(jí)/ 普軍級(jí)可選。


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