电容式传感器屏蔽与接地

寄生电容与外界干扰的来源

电容式传感器的电容量通常很小，其信号调理电路又需要把电容变化转换为电压、频率等量。传感器极板、引出导线与周围导体之间不可避免地存在分布电容（寄生电容），外界电场也会通过导线耦合进来。这些寄生电容和干扰会叠加到有用电容变化上，造成零点漂移、灵敏度下降和测量误差。因此设计要点集中在两件事：消除或减小寄生电容的影响，防止和减少外界干扰。

一点接地

屏蔽和接地的基本做法是采用一点接地，避免多点接地。若屏蔽层或电路在多个点分别接地，各接地点之间可能存在电位差，该电位差会通过屏蔽层或地线形成电流，进而耦合到信号回路中，引入干扰。一点接地使整个屏蔽与信号参考地只有一个公共连接点，避免形成地环路。

提高初始电容以降低容抗

电容的容抗为

其中 $X_C$ 为容抗，单位为欧姆（$\mathrm{\Omega }$）；$\omega$ 为角频率，单位为弧度每秒（rad/s）；$f$ 为信号频率，单位为赫兹（Hz）；$C$ 为电容，单位为法拉（F）。

在信号频率一定时，增大初始电容 $C$ 可以降低容抗 $X_C$。在耦合路径和读出方式固定、激励条件不变的条件下，容抗越低，寄生电容和外界干扰在信号回路中分得的干扰电压相对越小，有用信号相对越强。因此把初始电容值取得大一些，是提高抗干扰能力的一项参数调整措施；该结论并非对任意耦合拓扑和读出方式都普遍成立。

布线布局

导线之间的分布电容会产生静电感应，把干扰耦合进信号线。针对这一点，布线要求是：

• 导线之间保持距离，减小导线间的分布电容；
• 线路尽可能短，缩短可能被耦合的长度；
• 导线最好成直角排列，因为直角交叉时两段导线的耦合面积小，分布电容比平行走线时小；
• 若确实需要平行排列，则应采用同轴屏蔽线，用屏蔽层把芯线包围起来，抑制电场耦合。

各项措施的关系

一点接地解决的是地电位差和地环路问题；增大初始电容降低的是干扰相对有用信号的比重；缩短导线、保持距离、直角排列和同轴屏蔽则从耦合路径上减小分布电容和电场耦合。它们分别针对接地、参数和布线三个环节，需要结合接地布置一起使用，才能有效避免干扰。