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射頻易商城_芯片電容_電容檢測芯片的電容檢測系統(tǒng)原理③

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基于電容檢測芯片的電容檢測系統(tǒng)設(shè)計③

電容

2． 2 MSP430F149 簡介及通信接口設(shè)計

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 的時鐘頻率下運行時，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。與上位機的通信接口采用 MSP430F149 集成的串行接口，通過 MAX3232 芯片轉(zhuǎn)換為三線 RS232 接口與計算機串口直接相連。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
系統(tǒng)軟件包括單片機軟件與上位機軟件兩部分。
3． 1 單片機軟件設(shè)計
采用 IAR Assembler for MSP430 集成開發(fā)環(huán)境，使用 C 語言編寫了單片機部分的程序，主要包括系統(tǒng)初始化、測量芯片寄存器初始化、測量與數(shù)據(jù)傳輸?shù)取?單片機軟件流程如圖 3所示。單片機初始化包括單片機 I／ O 初始化、串行口參數(shù)初始化、 A／ D 轉(zhuǎn)換器初始化，以及與上位機通信接收系統(tǒng)參數(shù)等。 MS31lO 初始化是通過單片機 I／ O 對 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)。采樣開始后，單片機按照設(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)換后傳送給上位機進(jìn)行處理、顯示與存儲。
3． 2 上位機軟件設(shè)計
采用 VC++6． 0 軟件和 C++語言編寫系統(tǒng)的上位機軟件。軟件功能主要包括設(shè)置參數(shù)，與下位機通信，數(shù)據(jù)實時圖形化顯示、存儲和讀取等。上位機軟件界面如圖 4 所示。

4 精度測試與分析
進(jìn)行測試前，首先應(yīng)對電路的初始輸出進(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 MS3110 芯片輸出電壓進(jìn)行測量，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 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)均取手冊推薦值。通過實驗測得，當(dāng) CS2 取 O 時，測量值為 1． 960 021 pF。與電容標(biāo)稱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。精度測試實驗結(jié)果如表 1 所列(實測容值為10 次測量的均值)。

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：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：尺寸小、容值大，結(jié)構(gòu)簡單，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;七專級/ 普軍級可選。

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：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：尺寸小、容值大，結(jié)構(gòu)簡單，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;七專級/ 普軍級可選。

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