电容传感器寄生电容产生原因及消除方法

　　实现电缆芯线和内层屏蔽电位相等，应使UCX =Uo3 ，于是可以得到： （1 + A） *Uo1 = A*Aa*Uo1 ，

　　即

　　算放大器驱动法无任何附加电容，特别适用于传感器电容很小情况下的检测电路。

　　图2

整体屏蔽法

　　屏蔽技术就是利用金属材料对于电磁波具有较好的吸收和反射能力来进行抗干扰的。根据电磁干扰的特点选择良好的低电阻导电材料或导磁材料，构成合适的屏蔽体。屏蔽体所起的作用好比是在一个等效电阻两端并联上一根短路线，当无用信号串入时直接通过短路线，对等效电阻无影响。现就以差动电容式传感器为例，来说明整体屏蔽法的应用。在图3中，CX1，CX2作为差动电容，U为电源，A为放大器。整体屏蔽法是把图中整个电桥（包含电源电缆等） 一起屏蔽起来，这种方法设计的关键点就在于接地点的合理设置。采用把接地点放在两个平衡电阻R1、R2之间，与整体屏蔽体共地。这样，传感器公用极板与屏蔽体之间的寄生电容C1与测量放大器的输入阻抗相并联，从而就可把C1视作为放大器的输入电容。由于放大器的输入阻抗应具有极大的值，C1的并联也不希望存在，但它只是影响传感器的灵敏度，而对其他性能无有影响。另外的两个寄生电容C3、C4分别并联在两桥臂R1、R2上，这样就会影响到电桥的初始平衡和整体的灵敏度，但是并不会影响到电桥的正常工作。因此，寄生参数对传感器电容的影响基本上就可以消除掉。整体屏蔽法是解决电容传感器寄生电容问题的很好的方法，其缺点就是使得结构变得比较复杂。

　　图3

　　另外采用集成法也是消除电容传感器寄生电容干扰的一种有效方法。这种方法就是将传感器与电子线路的前置级一同封装在一个壳体内，省去传感器到前置放大级的电缆，这样，寄生电容就可大大减小而且保持固定不变，使仪器处于稳定工作状态。但是这种做法因为电子元器件的存在而不能在相对高温或环境恶劣的地方正常使用。也可利用集成工艺，把传感器和调理电路集成于同一芯片，构成集成电容传感器。

　　总之，电容式传感器的电容值都很小，一般在皮法级，连接线产生的分布电容其数值也在皮法级，从而会影响到测量精度，所以我们要求传感器与转换电路之间的连接线选用自身分布电容极小的高频电缆，并尽量缩短传感器到转换电路之间的距离，在有条件时可以将传感器、连接线、转换电路整体屏蔽。