针对球型电容位移传感器电容量变化微小，极板结构材质特殊，尺寸极其微小，通过电容传感器测量的变化量易受周围环境中寄生电容的干扰问题，提出了基于高精度的微弱电容检测电路系统的方法。该方法首先通过理论静电场出发，建立球型电容传感器在导体球内外表面的电容模型。然后在该模型基础上，对不同的待测目标进行电容信号的测量，并通过对测量结果的信号进行仿真分析。从仿真结果分析了微弱电容的大小，最后设计的微弱电容检测系统的检测范围可达0~1.5 pF，分辨率优于0.36 fF。从而使得电容传感器实现5 nm的位移分辨率，且通用性与稳定性均较好，实验也验证了该检测电路方案的有效性。