有多種測量電容的方法。但只有運算電容法適合自動在線測量。應用中使用較多的有直流充放電法和交流法。

　　從信號處理過程來看，充放電法與交流法并無本質(zhì)區(qū)別。

　　充放電法的信號處理流程如圖1。

　　圖1 充放電法的信號處理流程圖

　　交流法的信號處理流程如圖2。

　　圖2 交流法的信號處理流程

　　因此，可以將兩個電路統(tǒng)一起來。信號流程圖如圖3。

　　圖3 統(tǒng)一的測量變換電路

　　相控整流電路對輸入噪聲信號的頻譜產(chǎn)生搬移的作用。低頻噪聲成分被搬移到高頻段，高頻噪聲成分被搬移到低頻段。

　　相控整流輸出的信號將被送入到低通濾波器中處理。輸出噪聲信號中的高頻成分將被濾除掉。因此，相控整流電路輸入信號中的低頻噪聲不會對最終測量結(jié)果產(chǎn)生影響。而(2n-1)fc附近的噪聲將被搬移到低頻出，影響最終測量結(jié)果。

　　為使測量電路有較高的分辨率，應使輸入到相控整流電路的信號有較大的幅度，并有較高的信噪比。

　　前級放大電路，不但將信號放大，同時也引入了噪聲。放大電路引入的噪聲是由放大電路本身決定的。信號經(jīng)過一級處理電路后，將加入固定幅度的噪聲。因此，在輸出信號幅度一 定時，信號的信噪比與信號的平均值成正比。

　　充放電法，在施加方波激勵時，交流放大輸出的是窄脈沖，信號占空比很低。因此，信噪比也很低。其次，放大脈沖信號要較大的帶寬，高次諧波兩側(cè)的噪聲也將被相控整流器搬移到低頻段，加大了低頻噪聲。

　　交流法，使用單頻率正弦信號作為激勵。信號平均值大，因而能得到較高的輸出信噪比。同時，由于所處理的信號為單一頻率正弦信號，可以使用窄帶帶通放大器，減小放大器引入的噪聲，進一步輸出信號的信噪比。

　　交流法測量變換電路可以得到更高的分辨率。而電路結(jié)構(gòu)并不會比充放電法復雜。因此選用交流激勵信號來構(gòu)成本測量系統(tǒng)。

　　激勵電路設計

　　激勵電路輸出固定頻率的正弦波。要求正弦波頻率、幅度、相位恒定，便于同后級相控整流驅(qū)動信號同步，便于在大范圍內(nèi)調(diào)整與相控整流驅(qū)動信號的相對相位。

　　本設計中，使用高精度、低噪聲基準穩(wěn)壓源保證生成的脈沖信號幅度的穩(wěn)定。使用溫補振蕩器產(chǎn)生高頻高穩(wěn)定度的信號，通過分頻得高頻率穩(wěn)定度、低相位抖動的到控制信號。然后經(jīng)過帶通濾波放大得到激勵信號輸出。

　　電壓基準源的選擇

　　理想的電壓基準源應該是內(nèi)阻為零，不論電流是流進去還是流出來，都應當保持輸出電壓恒定。內(nèi)阻為零的基準源是不存在的，然而內(nèi)阻只有毫歐數(shù)量級的基準源是可以做得到的�；鶞试吹墓ぷ髟怼�(shù)和選擇方法，對于系統(tǒng)設計是一個頗為重要的因素。

　　·基準源的類型

　　基準源主要有齊納二極管、埋入式齊納二極管和帶隙電壓基準三種。它們都可以設計成兩端并聯(lián)式電路或者三端串聯(lián)式電路。

　　齊納二極管是工作在反向偏置的二極管，需要一個串聯(lián)的限流電阻。在要求高精度和低功耗的情況下，齊納二極管通常是不適合的。

　　埋入式齊納二極管集成基準的噪聲比帶隙式的低，長期穩(wěn)定型好，溫漂小。但是輸出電壓高，大約為6~7v，需要較高的供電電壓。

　　帶隙式基準的輸出電壓可以低至1v�，F(xiàn)已經(jīng)有1.235v，1.25v，2.048v，2.5v，4.096v，5v的器件。

　　·電壓基準源的選擇

　　選擇電壓基準源時，應當針對系統(tǒng)的要求，綜合考慮電壓基準源的技術(shù)指標。電壓基準源的技術(shù)指標很多，主要的指標是：初始精度、輸出電壓溫度漂移、提供電流以及吸入電流的能力、靜態(tài)電流、長期穩(wěn)定性、輸出電壓溫度遲滯、噪聲等。

　　噪音是無法補償?shù)恼`差，因而基準源的噪音應當?shù)汀?/p>

　　輸出電壓溫度遲滯現(xiàn)象(thys)也是一個不能修正的誤差。thys是25℃溫度下，由于溫度從熱到冷，然后從冷到熱變化時引起的輸出電壓的變化。它的幅度與溫度變化的大小成正比。在很多情況下，thys誤差是不重復的，它與電路設計及封裝有關(guān)。

　　溫度漂移通常是可以修正的誤差，因為它是可重復的。高分辨率系統(tǒng)都需要補償。對一個5v系統(tǒng)，如果要求在整個商用溫度范圍(0～70℃，以25℃為基準點)保持±1lsb。如果基準源的漂移為1ppm/℃，δv=1ppm/℃×5v×45℃=225mv。因此1ppm/℃的性能僅適用于整個商用溫度范圍內(nèi)的14位系統(tǒng)。