¿Cómo se pueden medir condensadores extremadamente bajos en uf?

Me gustaría medir (con un pequeño porcentaje de precisión) la capacitancia de un capacitor variable de 0.8-0.06pf (eventualmente para ser leído por un microcontrolador de 32 bits de 120 mhz, si eso es de ayuda). Me doy cuenta de que uno no puede simplemente medir un capacitor arbitrariamente pequeño con precisión, por lo que no estoy seguro de si esto es factible en la práctica. He buscado hacer un circuito de tiempo RC regular y sondear para medir el tiempo de descarga, pero incluso con la resistencia de valor más alto que puedo obtener fácilmente (100M), el capacitor se descarga en 1 microsegundo, lo que (creo) es un tramo para yo para sentir con el microcontrolador.

Si esto es prácticamente posible, ¿cómo podría hacer esto?

EDITAR:

El condensador para el que estoy dando valores es solo dos placas paralelas de 1 cm ^ 2 con un espacio de 1-13 cm entre ellas. En última instancia, estoy tratando de obtener la distancia entre las placas a partir de esta capacitancia. Probablemente esto sea solo un tiro en la oscuridad, pero pensé en considerar la posibilidad y ver qué podría hacer hipotéticamente; Cualquier información sobre por qué esto no funcionaría sería apreciada. Una vez que se sabe de la calibración, cualquier capacitancia parásita agregada (de trazas, etc.) probablemente pueda eliminarse del valor final, ¿correcto?

Verificación de la realidad: ¿calculó qué tan lejos deben estar los conectores de su dispositivo de medición (y las huellas en su PCB, etc.) para igualar en el mismo orden que esos valores?
Podría crear algún transmisor de radio cuya frecuencia dependa del capacitor e intentar sintonizar su radio. O cualquier otro circuito que tenga alguna frecuencia medible que dependa de él y lo mida de alguna manera.
¿Estás seguro de que acertaste tus números? Es probable que las huellas contribuyan mucho más que eso. Puede mirar un oscilador LC y un contador de frecuencia.
@WoutervanOoijen Hmm, realmente no había considerado la capacitancia parásita en absoluto. Editaré mi pregunta con la aplicación completa.
En realidad, probablemente solo borre esta publicación ahora. Encontré una pregunta que hace que esto sea casi un duplicado.
Puede ser útil para Google "puente de capacitancia". También puede echar un vistazo a "Circuitos de puente de CA"
@tut Ooh, no pensé que podrías usar puentes de piedra de trigo para condensadores. Lo investigaré, gracias!
@DC177E Sus números están mal. Los valores que proporciona para su rango de capacitancia son correctos para una separación de 1-13 mm, no cm. Si cm es correcto, te espera un momento difícil. El problema estará en la geometría variable de los cables de conexión, combinada con un rango de capacitancia de 1/10 de lo que crees que es.
@WhatRoughBeast De hecho, falta un 0. Bueno, me olvidaré de medir eso.

Respuestas (1)

La capacitancia parásita de prácticamente cualquier cable será aproximadamente del mismo orden de magnitud que el valor que está tratando de medir. La mejor manera de lidiar con esto es convertir la medición en una diferencial. Por ejemplo, si su placa móvil está conectada a tierra, podría tener dos placas fijas, una a cada lado. La construcción mecánica y eléctrica debe ser lo más simétrica posible, de modo que las capacidades parásitas se anulen en la mayor medida posible.

Aquí hay un circuito que está diseñado para medir pequeños cambios en un capacitor diferencial.

ingrese la descripción de la imagen aquí

La fuente de 10 V, 1 MHz hace que los diodos conduzcan en pares: D1 y D4 conducen en los picos positivos, y D2 y D3 conducen en los picos negativos. Dado que D1 y D2 nunca conducen al mismo tiempo, la corriente neta que los atraviesa es directamente proporcional al valor de C1. De manera similar, la corriente a través de D3 y D4 es proporcional al valor de C2.

Si C1 y C2 tienen el mismo valor, la corriente D1/D2 es igual a la corriente D3/D4 y la diferencia de voltaje promedio entre los puntos A y B es cero (aunque ambos oscilan hacia arriba y hacia abajo a 1 MHz). Por otro lado, si el sensor está desequilibrado, digamos que C1 aumenta y C2 disminuye, fluirá más corriente en D1/D2 que en D3/D4, lo que hará que el voltaje promedio en B aumente en relación con A.

Tenga en cuenta que la diferencia entre A y B no puede exceder dos caídas directas de diodo (alrededor de 1,5 V) en cualquier dirección y, de hecho, el voltaje entre ellos estará relacionado con el flujo de corriente neto por la ecuación del diodo. Para valores inferiores a 1 V, el voltaje varía casi linealmente con la diferencia de capacitancia.

Bien (+1), he construido y uso un dispositivo de este tipo. Necesita un buen rechazo de modo común de la señal de la unidad. Iba a sugerir un puente, pero en realidad nunca he medido la relación C en un puente.
Muy lindo. ¿Hay alguna razón por la que se requiera un columpio de 10v? ¿Podría salirme con la mía con un voltaje más bajo?
Probablemente podría usar un voltaje algo más bajo, pero el punto es hacer que los diodos se enciendan y apaguen firmemente, minimizando los efectos de sus capacitancias. Usar una onda cuadrada en lugar de una sinusoidal a voltajes más bajos ayudará. Además, será útil usar una frecuencia más alta con capacitancias más pequeñas.
También es bueno que los diodos coincidan, yo uso una matriz de diodos y no diodos individuales. No estoy seguro de si el emparejamiento es mejor, pero al menos están todos a la misma temperatura.
¿Cómo se pueden medir condensadores extremadamente bajos en uf?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v