CN1008133B

CN1008133B - 测量电容量的方法和仪器

Info

Publication number: CN1008133B
Application number: CN86101617.3A
Authority: CN
Inventors: 扎弗里尔·谢弗
Original assignee: John Fluke Manufacturing Co Inc
Current assignee: Fluke Corp
Priority date: 1985-06-11
Filing date: 1986-03-13
Publication date: 1990-05-23
Also published as: DE3619558A1; CN86101617A; GB2176617A; FR2583169B1; FR2583169A1; GB2176617B; US4716361A; GB8609770D0; JPS61288168A

Abstract

电容量的比值测量方法，该法是将实现此法的仪器的数-模转换器的输出与一个在第一固有电容量和未知电容量之间的抽头上的电压进行对比的方法。在该仪器中的固有电容量的影响是用一种逐次逼近的测量技术来补偿的，其中固有电容量被逐次地与未知电容量进行对比。

Description

这个申请系专利申请号No.668，662的部分继续申请（No.668，662的专利申请日期为1984年11月5日）。

测量阻抗值的仪器通常要求能在被测器件连续通电时进行需要项目的测量，即在测量过程中需要由测量仪器提供无论何种电源。然而，被测器件可能要求很宽范围的各种电源电压和极限条件。例如，如果被测电路中包含pn结，则任何施加的电流电压必须低到足以保护pn结，以防止其被击穿或损坏。因为需要可变的电源激励电压值，并因为要求避免用开关变换仪表测量范围，所以最好用测量阻抗比值的方法，即用标准阻抗的方法而不用施加电压的方法。

在此之前，已经可得到采用测量阻抗比值的方法的仪器;但是为了提供数字读数，这种仪器，一般需要十分复杂而昂贵的电路。于是一部普通的电桥电路或其电子模拟装置就可通过一个辅助的或标准的阻抗来测量阻抗。也可用计算机电路测量未知阻抗和标准阻抗两端的压降，然后进行计算二者的比率。这个方法所具有的速度由计算机的速度及复杂性来决定。

在此之前，要取消不同量程之间转换用开关的希望需要压缩某些测量标度的设计。在以往，曾使用一个对数放大器，但是不幸的是这种放大器势必会不稳定、不准确、花钱多并占用相当大面积的印制电路板。

由于电路板的密度的增加，对于测试设备也就会产生能更快地测量各种阻抗和特别小的电容量（即在每块电路板上许多点之间的电容量）的要求而不致牺牲测量准确度。为了增加测量速度并减少多点阻抗测试设备的体积，设计人员已经取消用以把阻抗测量仪器连接到测试点探针的机械开关，并已代之以高速、高密度的集成固体电路开关。然而，固体电路开关一般具有相当高的电阻、漏电和电容量，这些都会引起显著的测量误差。由于开关网络相互连接间的杂散电容量和某些部分由于把各测试站连接到远方测量设备机架的电缆电容量，所以测量小数值的电容量（＜0.01微法）就特别麻烦。

我们所需要的是一种高速度地测量电路板上许多接点间的阻抗，特别是其中小的电容量的测量方法和仪器，要把测量设备的固有电容量的影响减到最小。

在按照本发明的一个具体实施方案中，把一个预定的电压源（这个电压源是可按被测器件的要求而调整的）连接到一个未知阻抗和一个标准阻抗的串联组合上。同时，也根据经过逐次逼近法求得的数值而将该输入电压进行可调地衰减。该被衰减的电压就与标准阻抗上伴生的压降进行比较，并作为比较结果，最后就确定一个数值，以便利用未知阻抗与标准阻抗的比值来提供该未知阻抗的测量值。

特别是，被逐次逼近的数值可利用一个寄存器，在这个寄存器中，二进制数可在预定电压与未知阻抗两端的电压相比之前，逐次确定预定电压的衰减度。例如，二进制数是被从最高顺序的数字开始而顺序产生的，而且每个数字产生上述电压的衰减值，后者与二进制数成反比。于是就进行逐次比较，而二进制数就被累计起来，这个累计的二进制数就以标准阻抗为单位来表示未知阻抗的比值。由于只需要等于输出数字（即分解值），它由逐次逼近的寄存器提供只需数个时钟周期，所以这个操作过程是很快的。同现有技术相比，这种技术在元器件方面来说是比较经济而且简单的。此外，我们所希望的压缩测量标度也就达到目的了;而且具备了相当的准确度，并且不需用对数放大器或其他类似器件。

在本发明的一个实施方案中，被测的未知电容量通过一根总线和一个多路复用电路而接入，从而可迅速顺序地测出各接点间的未知电容比值。该多路复用电路是用以有选择地把离得远的被测器件上的各接点连接到总线。于是所测得的固有电容量就被在随后的比值测量中用作测量小的未知电容量的标准阻抗。此外还要具备测量总线和多路复用电路的固有电容量的装置，该固有电容量是与未知电容量并联出现的。于是就可考虑到该并联固有电容量的影响而校正测得的小电容量比值。

所以，本发明的一个目的是要提供一种改进的电容量测量方法和仪器，以便迅速而准确地测量电路板上各接点间的电容量。

本发明的另一目的是要提供一种改进的电容量的比值测量方法和仪器，以便利用最小而可能的标准电容量，准确地测量小的电容量。

本发明还有一个目的是要提供一种改进的仪器以便测量电容量，包括测量仪器本身固有电容量的装置，从而可考虑该固有电容量的影响而校正被测器件的电容量。

本发明的主题是要具体指出和明确规定本说明书中所包括的权利要求的范围。然而，通过下面结合附图（图中对同样的元件用同样的代号）的说明，既可明了其操作方法和构造，又可明了其优点和目的。

图1是本发明所使用的阻抗测试仪器的方框图。

图2是该测试仪器的更详细的电路方框图。

图3是按照本发明的仪器和方法测得的阻抗和误差百分数的函数关系座标曲线图。

图4是图1的测试仪器加上总线和多路复用网络（用以迅速顺序有选择地测量被测器件上各接点间的阻抗）的方框图。

图5是模拟图4的总线和开关网络的电路图。

参阅各附图并具体参阅图1，该图示明一个比值分量测试***的方框图，一个激励电压V_r值从放大器12被供到电路节点10，再被供到一个串联电路（包括位于节点10和地之间具有Zx值的未知阻抗和具有Zr值的标准阻抗16），该激励电压就被作为基准电压输入相乘的D/A转换器或可编程衰减器18，在那里，V_r按数字衰减输入21而衰减。具体地说，相乘的D/A转换器包括一个R/2R电路（此后要更充分说明），它接收许多二进制的、可决定衰减的输入（从逐次逼近寄存器24而来的）。寄存器24（也将在此后详述），按预定顺序即递减的顺序，提供顺序的二进制数字，每个数字会在D/A转换器18中产生一个成比例的转换度。

在引线20上，从D/A转换器18来的被衰减的输出就在比较器22中与接在未知阻抗14与已知阻抗16间的抽头26的引线25上的电压进行比较。逐次逼近寄存器24按预定顺序即从最高有效位开始提供数字输出，而比较器22指示出引线20上的输出电压是否大于引线25上的电压。如果引线20上的电压比较高，则该寄存器24输出的最高有效位就被清除。反之，如果引线25上的电压比较高，则最高有效位就被保留作为输入到D/A转换器18。然后，在两种情况中，寄存器24都提供下一个最高有效位的输出送到D/A转换器18，而该程序又被重复进行。从逐次逼近寄存器24来的数字输出21，将最后选择D/A转换器中的衰减值18，使被衰减的输出20送到大体上相当于抽头26上的电压。寄存器24的数字输出就成为激励电压的一个分数的精确表示，出现在抽头26上，因此也就是未知阻抗的精确计量。

假设该阻抗是电阻，则转换结果N就可以下式表出：

V_x/V_r＝N/2ⁿ〔1〕

或N＝V_x2ⁿ/V_r

式中n等于D/A转换器18以整数表示的分解值。该转换结果N在下列范围内是一个整数;

O＜＝N＜2ⁿ，

而根据网络的性质，

V_x＜V_r。

从图1就可看出：

V_x＝V_rR_r/（R_x+R_r）〔2〕

将方程〔2〕代入方程〔1〕，

R_x＝R_r（（2ⁿ/N）-1）〔3〕

必须指出最后的方程式表明的R_x值与基准电压V_r无关。对基准电压只须考虑到，它应当足够高以便降低噪声、偏差和其他不理想的环境影响。同时，V_r应当足够小以避免pn结导通和在被测电阻上类似的连通情况。在具体的实施方案中，V_r由放大器12提供并能在40mV～10V范围内变化而不致影响***准确度。方程式〔3〕中的未知数是以N为单位的，它正是逐次逼近寄存器24的整数输出，也正是标准电阻值R_r。

逐次逼近寄存器24，通过相当于其分解值的时钟周期而循环，（这个分解值在本例中为12）可迅速地取得该测试结果。最后的电阻值由此值确定，即以标准电阻而不是电压值作为计量单位，故十分准确。此外，此种电路经济而不复杂。并且也就获得了压缩标度的效果。通过观察转换函数方程式〔3〕，在考虑N的过程中，可以注意到一种具有两个边界值的渐近关系。N的第一边界值是2ⁿ-1而第二个是0。在边界区域处有一个上升范围的分量，该分量被压缩为窄范围的数目。将〔3〕式进行微分，我们能得出一个以N和基准分量为标度函数的表达式：

（d/dN）（R_x）＝（d/dN）（R_r（2ⁿ/N）-1）

＝-R_r（2ⁿ）（N^-2）。〔4〕

图3绘出了以误差百分数为测得分量的函数并用12比特实现的曲线图，图中R_x是未知电阻，R_r是标准电阻，而R_x的误差用对数座标绘出。该曲线可提供作为被选取的电阻函数的单个比特误差。可以看出，对大量程范围的未知电阻来说，误差小于1%。

再参阅图2，图示电路特别对逐次逼近寄存器24和D/A转换器18进行比较详细地说明。逐次逼近寄存器的一个特例是由Motorola厂制造的，它由一对这种寄存器组成，包括一个MC 14559B型寄存器（图中代号为32）和一个MC 14549B型寄存器（图中代号为34）。比较器22的输出被连接到每个寄存器的数据输入端，而寄存器32的转换结束输出被接到寄存器34的转换开始输入端。寄存器34的转换结束输出（图中未示出）被人们以熟知的方式应用，以指明逐次逼近已被完成。这两个寄存器被一起应用来提供用于逐个地操作D/A转换器18中的开关的12比特输出。

D/A转换器18是一种适当地由Analog Devices厂制造的AD 7541型器件，它包含一个如图示的普通R/2R网络，其中各R值的串联电路38，通过一个最后的2R接脚40，被接在节点10 和地之间;而2R电阻接脚42，通过对应的开关36，对应地接到该器件的输出放大器44的输入端。开关36实际上是由CMOS开关电路组成，它被包含在转换器中，这些开关对应地由来自逐次逼近寄存器24的二进制数输出进行电子控制而闭合。在不工作状态时，开关36被适当地接地。

观察此电路的工作，为了提供顺序的输出（从引线46上的最高序位的输出开始）寄存器32和34就工作。这个输出可闭合开关50以便把电阻42接到放大器44的输入端，并且如果比较器22提供一个数据输出D，表示抽头26上的电压高于放大器44所提供的电压，于是在引线46上的输出比特就被保留下来，而图中开关36顶上的开关50就保持闭合。如果是相反情况的话，则引线46上的输出就会降低而使开关50断开。其次，下一个最高有效位就在引线48上，使开关52保持在闭合状态;从而电阻54（它供给大致为从电阻50供来的电流的一半）现在也可向放大器44供给输入。在另一方面，如果在抽头26上的电压比放大器44的输出高，则输出48保持接通而开关52保持闭合。否则，在引线48上的输出就会降低而使开关52开断。这个操作过程是通过由逐次逼近寄存器24提供的12位二进制输出比特而按二进制进行的，从而在21上最后的数字输出将代表前面提及的N值，从这个N值就可立刻求得未知电阻14的阻值。

测量电容能用上述技术可迅速地测出高度精确的结果。这样，测量就可依靠在网络（由未知电容量C_x和一个基准电容量C_r组成）上的电荷分布。在两个电容都放电以后，两个电容都被充电直到V_r达到一个预定值为止，然后停止充电过程。由于两个电容都以相同的电流在同样一段时间内充电，所以在图1的抽头26上的电压Vx将为：

V_x＝V_r（1/C_r）/（（1/C_r）+（1/C_x））〔4〕

将方程式〔4〕代入方程式〔1〕，

C_x＝C_rN/（2ⁿ-N）〔5〕

而且，对网络充电的电压或电流并不会影响电容量的测试。在许多场合中，这种技术可消除线路和开关阻抗的寄生效应，因为当进行测量时没有电流流动。

测量电感也能用比值的方式来完成。将基准元件（已知值为L_r）置于串联网络中的Z_r位置。通过把一个电压V_r加到串联网络上去，并经调整后得到一个读数，就可得出两个元件L_x和L_r的比值。

由于V＝L（di/dt）〔6〕

V_r＝（L_x+L_r）（di/dt）〔7〕

而V_x＝L_r（di/dt）〔8〕

将〔7〕和〔8〕代入〔1〕，

N＝（L_r）（di/dt）（2ⁿ）（1/（L_r+L_x）（di/dt））

＝（L_r）（2ⁿ）（1/（L_r+L_x））

或，L_x＝L_r（（2ⁿ/N）-1）〔9〕

假定激励电压V_r对方程式〔9〕成立，并无电流的极限值。也就是说，只要驱动电路能维持足够的di/dt，方程式〔9〕就会成立。然而在实践中，应当计算出电压驱动器的电流极限值。设想下述测量电感量的例子。设在电流极限值为15毫安时的激励电压V_r＝0.25V。设在L＝10mh（L_x+L_r合成电感）。把这些数值代入方程式〔6〕，我们可得：

di/dt＝25安每秒。

在上述的极限电流的设想下：25安/秒＝15毫安/0.6毫秒这就意味着在激励电压被加上网络之后，测试应在0.6毫秒以内完成。

图4以方框图方式说明了一种按照本发明为迅速顺序测量被测器件上许多测试点之间的电容而制作的电容量测量仪器。该仪器包括一个比值分量测试***（RCMS）11，如图1所示，它包括一个D/A转换器18，一个比较器22，一个逐次逼近寄存器24以及一个用以产生激励电压V_r的放大器12。一个要测量的未知电容C_x远离RCMS11，但通过一条双根总线55和一个多路复用阵列66而通向入口。该多路复用阵列包括一组n行的m个多路复用器，每个多路复用器在阵列中有三个开关转换状态，以便它有选择地把输入端68接通到两个输出端70和72中的任一个，或者把输入端68从它的两个输出端断开。阵列66中每行多路复用器的每个相应输出被连接到另一个多路复用器64，为的是要有选择地把它的2n个中的任一输入端连接到总线55的第一根线59，同时把它的任一输入端的另一端连接到总线的第二根线61。

阵列66中每个多路复用器的输入端68可被接到被测器件上的各接点，而多路复用器64，66可经调整而把这样两个接点接到总线55。因此，要由RCMS11测量的电容量C_x可随多路复用器的开关状态而出现在阵列66的任何两端68之间。通过有选择地变化各阵列多路复用器的开关状态，被测器件上大量的点间阻抗就能用RCMS11进行快速顺序地测量。

为了进行电容量比值测量，被选过的电容量C_x通过多路复用器阵列而跨接到总线;于是来自放大器12的激励电压V_r就被通过总线55的第一根线59而加到电容量C_x的一端，总线55的第一根线59是被通过一个开关57而接到放大器12的输出端。出现在电容量C_x的另一端的电压V_x，通过被接通的第二根总线61，就被送到比较器22的反向输入端。一个具有一端接地的电容量为C_r的电容器60，通过一只开关62，可被接到第二总线61，以便提供基准电容量。

然而，在利用图4所示仪器测量小电容量时，与之相连的集成电路开关阵列66和与未知电容量C_x并联的总线55或与之并联的基准电容量C_r等的固有电容在按上述方程式〔5〕计算确定C_x值的过程中会引入误差。一个与C_x并联的电容量势必使C_x值比实际值要大些，而与C_r并联的电容量将势必使C_x比实际值要小些。

从RCMS11向外看，图4电路中的总线和开关部分可模拟成如图5所示的等效电路图。未知电容C_x，通过一对开关S₁和S₂（代表阵列中的多路复用器）被选连到第一总线59和第二总线61。一个电容量C_p代表第一总线59和地之间的杂散电容量以及与激励电源并联的***中的固有电容量。电容量C_p不会对C_x的测量引入任何误差，因为它被充电到激励电源的电平而不会影响到测出的V_x和V_r的比值。

一个偏移电容量C_f代表与C_x并联出现的所有的测试仪器的杂散电容量，包括第一、第二总线55间的电容量;而电容量C_a代表与基准电容量C_r并联出现的仪器的所有电容量，包括总线61与地气之间的固有电容量以及与之相连的多路复用器开关S₂对地的电容和探针引线对地的电容。如果图4中的阵列66可被单片实现，则阵列中的所有多路复用器具有同样的电容量特性，而如果所有的从被测器件接到每个多路复用器探针的引线都为相同长度，于是，不管阵列的那个多路复用器把未知电容量C_x接到总线55，电容量C_a和C_f的数值就相对地保持为常量。

总线55的第一与第二根线，通过一个开关58和已知基准值为C_ra的电容，可被有选择地接通，为的是要提供一个辅助基准电容量，而第二根总线可通过电容器60（基准电容量C_r）与开关62串联而接地。

C_a和C_f电容量可对电压V_x和V_r的比值起作用，具体地说，当C_x很小时，从而可测得C_a和C_f，并在根据RCMS测试计算C_x时就可把C_x考虑在内。为了测量C_a，开关57和62就被开断，开关S₁和S₂被开断，而开关58被闭合以便基准电压V_r在电容量C_ra和C_a的串联组合的两端出现。C_a的值能被从最后的RCMS输出的结果N，根据下式确定：

C_a＝（C_ra/N）（2ⁿ-N）〔10〕

如果电容量C_a的数值是已知值，则电容量C_f的数值就能由开断的开关58、62、S₁以及S₂决定，闭合开关57，并把RCMS测量结果输出N代入下式：

C_f＝C_aN/（2ⁿ-N）〔11〕

如果C_a和C_f为已知值，则小的未知电容量C_x，通过只需将小的固有电容量C_a用作基准电容量的RCMS测试，就能十分精确地确定;在此测试中开关62须断开以从第二总线61上断开电容60，并须将开关57和相当的开关S₁和S₂闭合以将选好的电容C_x连到RCMS的输入端。于是C_x就可从RCMS输出的最后结果N，根据下式算出：

C_x＝（C_aN/（2ⁿ-N））-C_f〔12〕

为了在给定的RCMS输出N的范围内提供一种更窄范围电容量的测量，电容量60的C_r，也可由开关62的闭合而并联在C_a上，因此，结果是增加用于RCMS测量的基准电容量。于是C_x就可从RCMS的输出，按下式算出：

C_x＝（（C_a+C_r）N/（2ⁿ-N））-C_f〔13〕

为了对量级为μμF的C_x进行准确测量，应当准确地确定偏移电容量C_f。偏移电容量一般是从与多路复用器阵列相联系的固体电路开关的寄生电容量所引起的，而这种寄生电容量能随用以进行测量的激励电源电压的变化而变化几十个微微法。由于变容现象的结果就会产生这种电容量的变化，其中，在固体电路开关中，围绕pn结的损耗层中的非线性分层掺杂分配会导致结电容量随电压而变化。由于偏移电容量C_f部分是因这种结电容所致，所以C_f是随电压而变化。因此，应当使用（与测量C_f时所用的激励电压）相同激励电压来进行C_x的RCMS测试。

在本发明已经对最佳实施方案进行了说明的同时，就会明显地看到，对本领域专业人员来说，可能作出许多变化和改进，而在其主要方面并不违反本发明。因此，所附权利要求书旨在把所有这种变化和改进都包罗在本发明的合法精神与范围之内。

Claims

1、测定如下未知电容(Cx)值的方法，该未知电容量可连接在一个开关网络的第一端子和第二端子(70、72)之间，这两个端子由该开关网络(66)分别连接到一个适宜于测量连接到那里的未知阻抗测量设备(11)的第一和第二端子(59，61)其测量方法是通过把该未知阻抗(Cx)上的压降与一个已知基准阻抗(60)(接在该测量设备(11)的第二端子(61)和公共基准电位点(GRD)之间)上的压降进行比较的比值测量法；在该开关网络的第一和第二端子之间存在着第一固有电容量(C₅)，而在该开关网络的第二端子和公共基准电位点之间存在着第二固有电容量(Ca)，该方法的特征在于包括：

a、通过把并关网络(66)的第一端子(70)从该测量设备(11)的第一端子(59)断开，测量所述第二固有电容(Ca)的值；把一个辅助基准电容(56)跨接到该测量设备的两个端子(59，61)上；将一个电压(Vr)加到该测量设备(11)的第一端子(59)，并将所述第二端子(61)上的电压(Vx)与该测量设备(11)的第一和第二端子(59，61)间的电压进行比较，以便用比值测量法确定所述第二固有电容(Ca)的值。

b、通过把一个电压(Vr)加到该测量设备的所述第一端子(59)，测量所述第一固有电容(C₅)的值，此时所述端子是接到所述开关网络(66)的第一端子(70)的；并将第二端子(61)上的电压(Vx)与该测量设备(11)的第一和第二端子(59、61)之间的电压进行比较，以便用比值测量法确定所述第一固有电容(Cf)的值；并且，

c、通过把未知电容(Cx)跨接到开关网络的第一和第二端子(70，72)测量该未知电容(Cx)的值；将一个电压(Vr)加到该测量设备的所述第一端子(59)上，并使最后提及的端子连接到该开关网络(66)的第一端子(70)；将第二端子(61)上的电压与该测量设备(11)的第一和第二端子(59、61)间的电压进行比较，以便用比值法测定所述未知电容(Cx)和所述第一固有电容(Cf)的组合电容值；然后再减去所述第一固有电容(Cf)的值。

2、权利要求1的方法，其特征在于，由步骤a确定的第二固有电容（Ca）值被用作步骤b中的比值测量基准阻抗。

3、权利要求1的方法，其特征在于由步骤a确定的第二固有电容（Ca）量被用作步骤c中的比值测量基准阻抗。

4、为了决定第一和第二电容量中的一个数值而确定第一电容（Cx）与第二电容量（Cr）之比值的方法，其中第一电容量（Cx）通过一根第一导线（59）和第二导线（61）接到一个测量设备（11），同时该第二电容量（Cr）适于接在第二导线（61）和公共基准电位点（GRD）之间，该二导线以其固有电容量为特点;该方法特征在于包括：

断开第一导线（59），将一个辅助基准电容（Cra）跨接到测量设备（11），并测量第二导线和公共基准电位点之间的与该辅助基准电容Cra成比例的第二固有电容（Ca）。

重新接上第一导线（59）并测量导线（59，61）间与用作基准的所述第一固有电容Ca成比例的第一固有电容（Cf）并且

将所述第一电容（Cx）量跨接到所述导线（59，61）上并测量所述第一电容（Cx）和与所述第一固有电容（C₅）成比例的所述第二固有电容Ca的组合容量。

5、一种使用如权利要求1所述方法的仪器，该仪器的特征在于包括：

为了有选择地连接第一和第二端子（59，61）之间的未知电容（Cx）而设的装置（66）;

为了产生基准电压（Vr）而设的装置（12）;

为了测量在该第二端子上的第二电压（Vx）而设的装置（11）;

一个基准电容（60）;

一种装置（58），用以通过基准电容（56），有选择地把基准电压（Vr）连到第二端子（61），从而可按基准电容（56）的相对值，测量第二端子（61）上的第二电压（Vx）和当未知电容（Cx）未被接在所述端子之间时的第二固有电容量（Ca）;以及

装置（57），用以有选择地将基准电压（Vr）加到第一端子（59）上，从而可按在未知电容（Cx）未被接到端子（59、61）之间时的第一和第二固有电容（Cf，Ca）的相对值测量第二端子（61）上的第二电压（Vx），并按未知电容量的相对值，测量在未知电容（Cx）已被接在端子（59，61）之间时的第一和第二电容（Cx，Cf，Ca）。

6、一种如权利要求5中的仪器，其特征在于;用以测量第二电压的装置（11）包括：

可编程的衰减器（18），它把基准电压（Vr）接收为要衰减的输入，该可编程衰减器（18）具有许多以预定数字顺序分级的规定衰减输入（21）。

一个逐次逼近寄存器（24），适宜于产生一系列具有顺序值的一系列数字输出（21）;其中，数字输出（21）为对该可编程衰减器产生所述衰减规定输入而连接;

装置（22），用以将可编程衰减器（18）的输出同第二电压（Vx）进行比较，为的是要将一个转换规定输入（28）供到逐次逼近寄存器（24），该逐次逼近寄存器是用以使基准电压（Vr）衰减为相对于第二电压（Vx）的固定关系，以便使逐次逼近寄存器（24）的最终数字输出示出第二电压（Vx）值对基准电压（Vr）值的比值。

7、一种用以确定一个未知电容量的仪器，其特征在于包括：

提供一个基准电压（Vr）的装置（12）;

可编程衰减器（18），它把基准电压（Vr）接收为要衰减的输入，该可编程衰减器（18）具有许多以予定数字顺序分级的规定衰减输入（21）;

一个逐次逼近寄存器（24），适宜于产生一系列具有顺序值的数字输出（21）;其中，所述数字输出（21）为对该可编程衰减器（18）提供确定衰减的输入（21）而连接;

第一和第二导线（59，61）;

用以有选择地将所述基准电压（Vr）加到所述第一导线（59）的装置（57）;

用以有选择地将所述未知电容（Cx）跨接到第一和第二导线（59，61）的装置（66），该第二导线（61）是通过一个与所述连接装置和第二导体（61）有关的固有电容（Ca）而连接到一个公共基准电位点（GRD）的;及

用以将所述可编程衰减器（18）的输出与出现在所述第二导线（61）上的电压进行的比较的装置，以将一个转换规定输入（28）提供到逐次逼近寄存器（24）;该逐次逼近寄存器是用以使该基准电压（Vr）衰减成对该第二导线（61）上的电压（Vx）呈固定关系，以便在该基准电压（Vr）被加到第一导线（59）时以及在该未知电容（Cx）被跨接在所述第一和第二导线（59，61）时，上述的逐次逼近寄存器（18）的最终数字输出可示出与该固有电容（Ca）值成比例的所述未知电容量（Cx）的值。

8、确定一个第一电容量（Cx）与一个第二电容量（60）的比值的方法，以便确定它们之中的一个值;其中，第一电容（Cx）是适宜于通过一根第一导线（59）和一根第二导线（61）连到一测量装置（11）的，而该第二电容（60）是适宜于连在第二导线（61）和一个基准电位点（GRD）之间的，导线（59，61）以其固有电容Ca，Cf为特点，所述方法的特征在于包括：

将第一导线（59）断开，将一个辅助基准电容（Cra）跨接到测量装置（11），并测量第二导线（61）和公共基准电位点之间的与辅助基准电容（Cra）成比例的固有电容（Ca）和

将第一电容（Cx）跨接在所述二导线（59，61）上，并用所述测量装置（11）测量一个至少与所述固有电容（Ca，Cf）成比例的电容量。

9、权利要求8的方法，其特征在于：还包括附加一个与所述固有电容并联的基准电容（Cr）。