电容式传感器测量电路（二）：脉冲宽度调制电路

电容式传感器测量电路（二）：脉冲宽度调制电路

本文件详细介绍了差动脉冲宽度调制（PWM）电路在电容式传感器中的应用。PWM电路利用数字脉冲的宽度调制来测量差动电容的变化，通过数学推导证明了输出电压与极板间距变化（Δd）和面积变化（ΔA）之间的线性关系，有效解决了变极距型电容传感器固有的非线性问题。文档还引入了类推法作为方法论，将差动技术在不同传感器类型中的普适性进行了类比分析。

核心内容

• PWM电路工作原理：通过差动电容充放电时间常数的差异产生脉冲宽度变化，经低通滤波器后输出直流电压。
• 输出电压公式：$u_o=\frac{C_1-C_2}{C_1+C_2}{u}_m$，与差动电容差值成正比。
• 变极距型线性化：$u_o=\pm \frac{\Delta d}{d_0}{u}_m$，实现线性输出。
• 变面积型线性化：$u_o=\pm \frac{\Delta A}{A_0}{u}_m$，实现线性输出。
• 方法论：类推法——通过不同事物的相似性类推出其他相似性，差动技术在电阻式、电感式、电容式传感器中的普适性即为典型例证。

关键结论

差动脉冲宽度调制电路适用于差动结构的电容式传感器，且输出特性为线性。这一结论通过严格的数学推导得到验证，为电容式传感器的工程应用提供了重要的线性化测量方案。