Как можно измерить конденсаторы с чрезвычайно низким мкФ?

Я хотел бы измерить (с точностью до нескольких процентов) емкость переменного конденсатора 0,8–0,06 пФ (в конечном итоге он будет прочитан 32-разрядным микроконтроллером с частотой 120 МГц, если это поможет). Я понимаю, что нельзя просто измерить сколь угодно маленький конденсатор с какой-либо точностью, поэтому я не уверен, что это практически осуществимо. Я попытался сделать обычную RC-цепь времени и опросить время разряда, но даже с резистором самого высокого значения я могу легко получить (100 МОм), конденсатор разряжается в течение 1 микросекунды, что (я полагаю) является натяжкой для мне толку с микроконтроллером.

Если это практически возможно, как я могу это сделать?

РЕДАКТИРОВАТЬ:

Конденсатор, для которого я даю значения, представляет собой две параллельные пластины размером 1 см ^ 2 с зазором между ними 1-13 см. В конечном итоге я пытаюсь получить расстояние между пластинами из этой емкости. Это, вероятно, просто выстрел в темноту, но я подумал, что могу рассмотреть возможность и посмотреть, что можно сделать гипотетически; любая информация о том, почему это не сработает, будет оценена по достоинству. После калибровки любая добавленная паразитная емкость (от трасс и т. д.), вероятно, может быть просто удалена из окончательного значения, верно?

Проверка в реальности: рассчитали ли вы, как далеко должны быть разъемы вашего измерительного устройства (и дорожки на его печатной плате и т. д.), чтобы они соответствовали тому же порядку, что и эти значения?
Вы можете создать какой-нибудь радиопередатчик, частота которого зависит от конденсатора, и попробовать настроить радио. Или любую другую схему, которая имеет некоторую измеримую частоту, которая зависит от нее и как-то измеряет ее.
Вы уверены, что правильно назвали свои цифры? Следы, вероятно, вносят гораздо больший вклад. Вы можете посмотреть на LC-генератор и частотомер.
@WoutervanOoijen Хм, я действительно вообще не думал о паразитной емкости. Я отредактирую свой вопрос с полной заявкой.
На самом деле, я, наверное, просто удалю этот пост сейчас. Нашел вопрос , который делает это почти дубликатом.
Может быть полезно погуглить "емкостной мост". Вы также можете взглянуть на «мостовые схемы переменного тока».
@tut О, не думал, что можно использовать мосты из пшеничного камня для конденсаторов. Я посмотрю на это, спасибо!
@ DC177E Ваши номера отключены. Значения, которые вы указываете для своего диапазона емкости, верны для расстояния 1–13 мм, а не см. Если cm правильный, вас ждут тяжелые времена. Проблема будет заключаться в различной геометрии соединительных проводов в сочетании с диапазоном емкости 1/10 того, что вы думаете.
@WhatRoughBeast Действительно, отсутствует 0. Что ж, я просто забуду об измерении этого.

Ответы (1)

Паразитная емкость практически любого провода будет примерно того же порядка, что и значение, которое вы пытаетесь измерить. Лучший способ справиться с этим — превратить измерение в дифференциальное. Например, если ваша движущаяся пластина заземлена, у вас могут быть две фиксированные пластины, по одной с каждой стороны от нее. Механическая и электрическая конструкция должны быть как можно более симметричными, чтобы паразитные емкости компенсировались в максимально возможной степени.

Вот схема, предназначенная для измерения небольших изменений в дифференциальном конденсаторе.

введите описание изображения здесь

Источник 10 В, 1 МГц заставляет диоды проводить парами — D1 и D4 проводят на положительных пиках, а D2 и D3 проводят на отрицательных пиках. Поскольку D1 и D2 никогда не проводят ток одновременно, чистый ток через них прямо пропорционален значению C1. Точно так же ток через D3 и D4 пропорционален значению C2.

Если C1 и C2 имеют одинаковое значение, ток D1/D2 равен току D3/D4, а средняя разность напряжений между точками A и B равна нулю (хотя оба колеблются вверх и вниз с частотой 1 МГц). С другой стороны, если датчик разбалансирован, скажем, C1 увеличивается, а C2 уменьшается, через D1/D2 будет протекать больший ток, чем через D3/D4, что приведет к увеличению среднего напряжения на B относительно A.

Обратите внимание, что разница между A и B не может превышать двух прямых диодных падений (около 1,5 В) в любом направлении, и фактически напряжение между ними будет связано с чистым током, протекающим по уравнению диода. Для значений менее 1 В напряжение изменяется почти линейно в зависимости от разности емкостей.

Хорошо(+1), я построил и использую такое устройство. Вам нужно хорошее подавление синфазного сигнала сигнала привода. Я собирался предложить мост, но я никогда не измерял коэффициент C в мосте.
Очень хорошо. Есть ли причина, по которой требуется колебание 10 В? Можно ли обойтись меньшим напряжением?
Вероятно, вы могли бы использовать несколько более низкое напряжение, но суть в том, чтобы диоды постоянно включались и выключались, сводя к минимуму влияние их емкостей . Поможет использование прямоугольной волны, а не синусоиды при более низких напряжениях. Также поможет использование более высокой частоты с меньшей емкостью.
Хорошо, что диоды тоже совпадают, я использую диодную матрицу, а не отдельные диоды. Я не уверен, что совпадение лучше, но, по крайней мере, они все одной температуры.
Как можно измерить конденсаторы с чрезвычайно низким мкФ?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v