电容式传感器在国防和民用领域都有着举足轻重的作用。随着微机电系统（MEMS）的快速发展，MEMS微电容传感器的电容信号更加微弱。目前，国内外对10pF以下的电容检测存在很大的困难，微弱电容检测技术已经成为电容式传感器技术发展的瓶颈。对微弱电容传感信号读取电路技术的研究受到越来越多的研究人员的重视。研究和开发出具有分辨率高、灵敏度高、稳定性好的微弱电容检测电路成为技术强国不可或缺的一部分。本文对各种常见的微弱电容检测方法的工作原理和性能进行分析总结后，采用基于TDC（时间数字转换器）技术的PS021芯片，完成了基于TDC的微弱电容传感信号读取电路的设计。以复杂可编程逻辑器件CPLD为微控制核心，通过SPI总线完成对PS021芯片的时序控制，并完成数据的采集、分析、处理与显示。从PS021电容检测电路、CPLD微控制器电路、JTGA接口电路、RS232串口电路、电源电路以及LCD显示电路入手，分模块完成电路的硬件和软件设计，并充分考虑到电路的功耗、噪声、小型化、低成本的设计。在主要器件选择、电路布局布线以及测量模式的选择上也充分考虑到杂散电容、寄生电容、电子开关的电荷注入效应等对检测精度的影响。经过调试，分别对10pF以下和50pF以上的电容进行了检测，实验结果表明，检测电路的最高刷新率可达50KHz；在10Hz的刷新频率下，电路分辨率可达8aF；对10pF以下的电容测量，可实现23aF（10-18F）的电路分辨率，测量的有效精度位可达18位；对50pF以上的电容进行测量时，有效精度位可达22位，测量值与标称值的相对偏差可以低至0.01%。检测电路工作稳定，检测精度高、灵敏度高。