高准确度、高稳定性的标准电容器在交流电学阻抗计量领域起着极为重要的作用。研制高稳定性的标准电容器,对建立电学单位和实现电容单位的量值传递是极为重要的。本文选用熔融石英作为中间介质,在分析研究美国的商用标准电容器AH11A的基础之上,设计制作出结构合理、误差最小的电容单元,然后再进行一系列的组装,通过同轴开关控制系统与计算机连接,从而实现计算机对电容器的控制。整个电容元件由23个电容单元组成,依次呈二进制形式递减,每个电容单元都由一个分布在电容元件一周的接线管脚与同轴开关相连。最大的独立电容器的电容值为65pF,通过计算机控制两只电容器不同开关组合的开闭可以输出0.1pF-130pF范围内六个数量级变化的任意电容值,从而用于微小电容溯源或计量仪器或传感器的线性度校验。要准确实现可编程熔融石英标准电容器电容值的输出,需保证电容元件每只小电容单元的电容值按二进制递减线性比例变化。但是由于每只电容单元上下极板杂散电场所引入寄生电容的影响,使得实际测得电容值偏大于按公式计算标准名义值,并且随着电容单元越来越小,所引入误差越来越大。这是因为随着电容单元的二进制递减,误差所占小电容电容值的占比逐渐增大。本文就此问题基于Ansoft Maxwell采用有限元静电场仿真对精密可编程电容的小电容单元进行了深入研究和分析,采取多种措施来减小寄生电容的影响。利用软件的自适应剖分特点,在前期设计大的电容单元时通过加屏蔽电极的手段来隔断寄生电容的影响,同时又研究了屏蔽电极和电容单元上电极间间隙大小对电容值的影响,结合实际的生产工艺及安全性的考虑选择了合适的间隙大小;在设计小的电容单元时,由于电容值非常小,电场磁场稍有变化就会对仿真结果有很大影响,出于稳定性的考虑,设计了一种不同于大的电容单元的结构。将小电容单元设计成宽度固定的长条形态,分别嵌入到大的电容单元上,根据电容元件接线管脚的分布来排列小电容单元,同时,大的电容单元可作为小电容单元的屏蔽电极来有效隔断寄生电容的影响。通过改变小电容单元长条结构的长度来改变有效面积实现不同的电容值,甚至为了达到更加精确的电容值。然后将设计好的电容单元结构利用光刻镀膜工艺加工成为电容元件,组装在配套设计的黄铜块和适配架上,装配成电容器,再与装有Labview程序的计算机相连,来进行电容值的测试与读数。为了达到实验对比的效果,组装了两只可编程电容器,每只电容器分别接上电容电桥,方便对输出结果进行读数。