微小差分电容检测物理教学实验研究

微小差分电容检测电路将电容差转换为电压或电流等电信号,其在微位移检测、电容式惯性传感器等高精度测量仪器中有着广泛的应用。基于桥式检测电路的相关原理,设计了一套电桥式差分电容检测电路。首先对其交流放大电路和两级低通滤波进行了传递函数的测量,然后对系统的灵敏度系数进行了标定实验,最后基于所设计的检测电路,以差分电容单摆作为输入差分电容,研究了差分电容单摆无小球、有小球无激励、有小球有激励三种情况下的电压输出,并通过频域分析证实了小球的运动周期。作为本科生创新性物理实验教学内容,本实验有助于培养学生实践动手能力,同时加深对实验中涉及的如力学、运动学、振动与波动、电磁学、数字电路和模拟电路、信号处理分析等相关大学物理课程知识点的理解。

微小差分电容检测电路设计

介绍一种MEMS电容式微加速度计的结构和等效电路,然后介绍了开关电容放大器的工作原理,最后用可消除寄生电容的等效跨阻取代普通开关电容运放中的并联模拟电阻。设计了一种对寄生电容不敏感的电容-电压转换电路,该电路可用于检测电容传感器的微小差分电容。