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[参考译文] 不能通过异相测量与固定电容器一起工作

Guru**** 2391415 points
Other Parts Discussed in Thread: FDC1004

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/827771/cannot-get-out-of-phase-measurement-to-work-with-fixed-capacitor

器件型号:FDC1004EVM
主题中讨论的其他器件:FDC1004

我正在使用 DC1004EVM 板进行快速实验。  我在 CIN1和 SHIELD2之间连接了一个固定的10pF 电容器、用于异相测量。  在 EVM GUI 软件中、我已将配置设置为使用 CIN1作为 CHA、使用 CIN4作为 CHB。  我得到的电容值是一个溢出值(15.999998)。  

让 GUI 软件显示正确电容值的唯一方法是使用单端方法、在该方法中、我在 CIN1和 GND 之间连接电容、并将 CIN1设置为 CHA、并禁用 CHB。

请告诉我、为什么我无法使异相测量适用于固定电容器?

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    您好!

    只需澄清一下、您没有将电极连接到 CIN4、对吧?

    此致、

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    Kristin、您好!

    没错。  CIN4悬空。

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    您好 Gaj、

    如果您更改 CAPDAC 设置、差分测量是否保持饱和? 我不确定是否可以使用异相技术来测量 CINx 和 SHLDy 之间的单个电容。 在单端模式下、FDC1004测量通道相对于接地的电容。 即使在差分模式测量中、FDC1004仍可能需要将此参考接地。 请使用与 异相应用手册中图4类似的电路测试差分测量 、如果您看到改进、请告诉我。

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    Kristin、您好!

    CAPDAC 设置似乎对饱和值没有任何影响。  但是、如果我使用偏移电容、我可以看到电容值。  我必须设置-10pF 的偏移才能看到10pF 的值。

    如果 OOP 测量需要接地、那么为什么在您提到的文档中的图8所示的设置中不使用接地?

    此外,在 OOP 参考设计文档( www.ti.com/lit/ug/tidu736a/tidu736a.pdf )的第8.3节中,任何层都没有接地连接。  为什么会这样呢?

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    您好 Gaj、

    我对这种混乱表示歉意。 感应系统中无需接地电极。 接地基准可以是接地、这在我分享的图片中是如此。 液体处于固定电势、并具有接地电容。 这也是 FDC1004能够检测来自非导电目标的接近事件的原因。

    一般而言、我们不建议使用 FDC 器件来代替 LCR 表。 它们不仅测量物理电容器、还测量本地接地和接地的寄生电容。 它们实际上用于测量由于目标尺寸或距离的变化而导致的电容变化。  

    此致、

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    Kristin、您好!

    我使用了固定电容器的示例、因为这是我了解 FDC 芯片工作原理的最简单方法。  我不使用 FDC1004测量固定电容器。

    在本例中、我构建了一个布局规范与 以下文档的第.3节所示相同的电容器:  www.ti.com/lit/ug/tidu736a/tidu736a.pdf 

    我所做的唯一更改是将长度增加到40cm。

    我有以下问题:

     在单端模式下使用时,电容范围为10pF (从空到满)。  在差分 OOP 模式下使用时、我的范围从空到满减少到2pF。  您能帮助我理解为什么会这样? 在 OOP 模式下、我必须使用负电容偏移来使电容标准化(因为它处于饱和状态)。

    在测试之间不更改任何硬件的情况下、单端和差分之间的电容是否应该如此大?

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    您好 Gaj、

    仅需澄清一下、您在 OOP 和单端方法中以相同的方式连接了电极、对吧? 这可以解释电容的差异。

    此致、

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    Kristin、您好!

    抱歉、我忘记了提到传感器手指的相邻手指(CIN1和2)在单端模式下连接到接地、而不是 SHIELD2。  我的意思是、探头手指的实际尺寸没有变化。  很抱歉造成混淆。

    您能否为我提供 OOP 模式(差分电容)的公式、该公式将根据传感器手指的宽度、传感器手指之间的距离、手指高度和所测量液体(水)的高度为我提供电容值。  我只想验证我使用手指尺寸测量的电容。

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    您好 Gaj、

    遗憾的是、我们没有用于测量液位传感系统精确电容的公式。 我们提供的所有公式都在数据表中。 液位感应在传感器之间使用边缘电容、因此边缘电容的一般公式可能有所帮助。 但是、计算预期电容将相当困难、因为环境因素太多。

    即使两个测试之间的电极连接发生变化、电容范围之间的差异仍然有意义。 在单端配置中、传感器不仅测量电极之间的边缘电容、还测量传感器与接地之间的电容(受容器中液体的显著影响)。 在差分(OOP)配置中、消除了传感器与接地之间的电容。

    如果您看到测得的电容随液位变化呈相当线性的变化、则系统正常工作。  

    此致、