[發明專利]具有校正機制的電容式傳感器及電容感測方法

無效

• 申請號: 201010216887.X
• 申請日: 2010-06-29
• 公開（公告）號: CN102313566A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 葉力墾;陳曉翔
• 申請（專利權）人: 漢積科技股份有限公司
• 主分類號: G01D5/24
• 分類號: G01D5/24;G01R27/26
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 陳紅

技術領域

本發明是有關于一種電子感測裝置及方法，且特別是有關于一種具有校正機制的電容式傳感器及電容感測方法。

背景技術

電容在受到刺激后，將造成其電荷儲存量改變，而產生相對應的感應信號。針對此特性，電容被廣泛地應用在各種感測的機制上。舉例來說，加速度計(Accelerometer)、又稱角加速度計的陀螺儀(Gyroscope)以及麥克風等等，都是應用電容特性來進行感測的范例。以加速度或角加速度造成移動，或是以聲音振動，都可以給予電容刺激而改變電容值，使得加速度值、角加速度值或音量大小都可以經由精密設計的電容所產生的電荷改變量測量出來。

然而，電容即使經過精密的設計，仍然可能存在許多不理想的狀況。例如電容在未經刺激的時候，理想狀況為不產生任何感測信號，但如電容具有些微不對稱的情形，則可能在未受刺激的情形下即有感測信號產生。另一方面，相同類型的電容傳感器在受到同樣的刺激下，仍可能因制程上的差異而在感受的程度具有略微的不同，而在感測靈敏度上造成誤差。對愈來愈講求高精密度的現代電子科技來說，這些誤差將可能造成巨大的影響。

因此，如何設計一個新的具有校正機制的電容式傳感器及電容感測方法，乃為此一業界亟待解決的問題。

發明內容

因此，本發明的目的在于提供一種具有校正機制的電容式傳感器及電容感測方法。

本發明的一實施方式是在提供一種電容式傳感器，包含：一組感應電容、減除電路(subtraction?circuit)以及積分電路(integration?circuit)。此組感應電容用以產生電容變化。減除電路包含：第一電容陣列以及第二電容陣列。第一電容陣列根據此組感應電容的初始電容誤差產生誤差調整電荷(offset-adjusting?charge)。第二電容陣列根據此組感應電容的感測靈敏度產生減除電荷(subtraction?charge)。積分電路包含二輸入端，其中之一連接于此組感應電容及減除電路。當位于感測周期，積分電路根據電容變化持續進行一積分，且根據誤差調整電荷進行誤差消除，以產生積分輸出信號(integration?output?singnal)。當位于計算周期，積分電路根據減除電荷持續減除(subtracted)積分輸出信號，以計算減除次數(subtraction?count)。

依據本發明一實施例，其中誤差調整電荷為每隔一周期產生，以對積分進行誤差消除。

依據本發明另一實施例，電容式傳感器還包含控制電路，用以控制第一電容陣列及第二電容陣列，進一步調整誤差調整電荷及減除電荷。控制電路還用以控制感測周期的長度及用以將減除次數轉換為數字碼以輸出至外部電路。

依據本發明又一實施例，其中積分電路的二輸入端未連接于感應電容及減除電路者，是連接于參考電壓。電容式傳感器還包含比較器，用以在計算周期接收積分輸出信號，以判斷計算周期是否結束。

依據本發明再一實施例，其中感應電容為一組第一感應電容，電容變化為第一電容變化，電容式傳感器還包含一組第二感應電容，用以產生與第一電容變化相反的第二電容變化，積分電路的二輸入端其中之一連接于第一感應電容及減除電路，另一輸入端連接于第二感應電容及減除電路。積分輸出信號實質上包含正積分輸出信號以及負積分輸出信號，其中正積分輸出信號及負積分輸出信號為相反。電容式傳感器還包含比較器，用以在計算周期接收正積分輸出信號及負積分輸出信號，以判斷計算周期是否結束。

依據本發明還具有的一實施例，其中感測周期于超過一特定頻率數結束。

本發明的另一實施方式是在提供一種具有校正機制的電容感測方法，包含下列步驟：根據一組感應電容感測外界物理量以產生電容變化；進入感測周期，以根據電容變化持續進行積分；根據感應電容的初始電容誤差產生誤差調整電荷，以進行誤差消除；判斷感測周期是否結束；當感測周期結束，根據積分以及誤差調整電荷的結果產生積分輸出信號；根據感應電容的感測靈敏度產生減除電荷；以及進入計算周期，以根據減除電荷持續減除積分輸出信號，以計算減除次數。

依據本發明一實施例，其中誤差調整電荷為每隔一周期產生，以對積分進行誤差消除。

依據本發明另一實施例，電容感測方法還包含一步驟：在減除電荷持續減除積分輸出信號時根據積分輸出信號判斷計算周期是否結束。

依據本發明又一實施例，電容感測方法還包含一步驟：在減除電荷持續減除積分輸出信號時根據正積分輸出信號及負積分輸出信號判斷計算周期是否結束。