防高壓電容測量外圍電路設(shè)計

　　圖3是基于PSoC進行電容測量的外圍電路，充電測量時，PSoC內(nèi)的IDAC(可編程恒流源)通過Cap test引腳輸出恒定電流經(jīng)過R13,R12分別對待測電容CX和已知電容容量C8充電，Cap test引腳上的電壓就會線性增高，一旦達到參考電壓Vref時，PSoC內(nèi)部的比較器就會翻轉(zhuǎn)產(chǎn)生控制信號給PSoC內(nèi)的微控制器，微控制器就會將計數(shù)結(jié)果取走進行容值計算與顯示，從而容值測量;同時比較器翻轉(zhuǎn)中斷信號也會觸發(fā)放電控制引腳Ctrl置高，將NMOS管導通，為CX,C8提供放電電路。在此還有一個PMOS管未提及的作用。這個PMOS管就是用來專門為了防高壓而設(shè)計的。當帶高壓電荷(比VDD電源高的電壓電荷)的待測電容CX放到測試夾具進行測試時，PMOS管的源極S電壓就變?yōu)榇郎y電容上的電壓值，由于PMOS管的柵極電壓近似為VDD,因此PMOS管就會瞬間導通，一直導通到CX上的電壓 低于VDD，PMOS管才會關(guān)閉。所以PMOS管構(gòu)成了高壓硬件放電通路，從而確保PSoC不會受到高壓電荷長時間的沖擊。圖中電阻R12為330Ω，PMOS管的工作電流為1A，因此，采用該電路可耐1A×330Ω=330V的高壓電荷。330V的耐壓指標對普通的電子工程師來講一般是足夠了，因為常用的電子電器產(chǎn)品的交流電為220V。當然如果還需要耐更高的電壓信號，可以將R12電阻加大或選擇導通電流更大的PMOS管。

　　圖3 電容測量外圍電路

　　PSoC模塊配置設(shè)計

　　圖4是PSoC內(nèi)部模塊配置圖，如上所述，充電測量電路主要由恒流源，比較器和計數(shù)器組成。由于PSoC內(nèi)部集成了可編程恒流源硬件模塊，因此不需要配置，所以我們只需用PSoC內(nèi)部可編程模塊構(gòu)建比較器和計數(shù)器部分。事實上，在PSoC開發(fā)軟件Designer里已構(gòu)建好了包括比較器和計數(shù)器等大量的用戶模塊。用戶只需在PSoC Designer里選擇比較器和計數(shù)器，然后放置和參數(shù)配置，最后點擊底層驅(qū)動生成即可完成比較器和計數(shù)器的硬件構(gòu)造和生成供應用程序調(diào)用的底層驅(qū)動接口應用函數(shù)。

　　圖4 PSoC內(nèi)部模塊配置圖

　　軟件設(shè)計

　　整個測量系統(tǒng)的軟件如圖5所示，主要分為主程序和中斷處理子程序兩部分。

　　主程序流程圖 中斷處理流程圖

　　圖5 電容測量軟件流程圖

　　結(jié)語

　　該方案具有電路簡單，外圍元器件少，成本低，耐高壓，寬量程，高精度，測量方便等特點，可方便地實現(xiàn)單片電容容量測試產(chǎn)品或子系統(tǒng)