[發(fā)明專利]一種基于sigma-delta調(diào)制器的電容-數(shù)字轉(zhuǎn)換電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310236093.3
• 申請日: 2013-06-14
• 公開（公告）號: CN103281081A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱瀟挺;蔣振雷
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫納訊微電子有限公司
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種數(shù)字轉(zhuǎn)換電路。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的基于sigma-delta調(diào)制器的電容-數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，因為不同于電阻構(gòu)成的電橋，直流信號是不能通過電容的，因此需要給電橋加上一定的激勵信號，激勵信號可以是連續(xù)變化信號或者也可以是開關(guān)信號；接著通過預(yù)放大器將電容值的變化轉(zhuǎn)換為電壓值的變化并且提供一定的增益，來減小后續(xù)電路的壓力，預(yù)放大器可以采用連續(xù)工作的結(jié)構(gòu)，如斬波放大結(jié)構(gòu)、開關(guān)電容結(jié)構(gòu)等；最后通過一個由sigma-delta調(diào)制器和數(shù)字濾波器組成的高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換器，即用數(shù)字輸出的形式來反映出電容值的變化。但是，采用這種形式的基于電容型惠斯通電橋的數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，無論采用連續(xù)工作結(jié)構(gòu)還是開關(guān)電容結(jié)構(gòu)，在電路的實現(xiàn)上都較為復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了在電路實現(xiàn)上更為簡單，本發(fā)明提出了一種基于sigma-delta調(diào)制器的電容-數(shù)字轉(zhuǎn)換電路。

技術(shù)方案：一種基于sigma-delta調(diào)制器的電容-數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，該電路包括一個由被檢測電容構(gòu)成的惠斯通電橋電路，一個由至少一階的積分器、兩個反饋電容、一個量化器組成的sigma-delta調(diào)制器；

所述被檢測電容構(gòu)成的惠斯通電橋電路包括：四個端口：端口A、端口B、端口C、端口D；端口C與第一反饋電容Cf1相接，端口D與第二反饋電容Cf2相接；其中第一反饋電容Cf1還有一個端口X，第二反饋電容Cf2還有一個端口Y；

所述積分器包括：四個端口：端口E、端口F、端口G、端口H；端口E和端口F分別通過開關(guān)與被檢測電容構(gòu)成的惠斯通電橋電路的端口C和端口D相連；

所述量化器包括；三個端口：端口I、端口J、端口K；端口I和端口J分別與積分器的端口G和端口H相連；端口K與第一反饋電容Cf1的端口X以及第二反饋電容Cf2的端口Y相連。

為了實現(xiàn)高精度的數(shù)字轉(zhuǎn)換功能，一種基于sigma-delta調(diào)制器的電容-數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，工作方式包括以下步驟：

（1）被檢測電容構(gòu)成的惠斯通電橋電路的端口A和端口B接入電壓+V和-V；被檢測電容構(gòu)成的惠斯通電橋電路的端口C和端口D與積分器的端口E和端口F斷開，并且接入一電壓V_cm；

（2）端口A和端口B的接入電壓-V和+V；被檢測電容構(gòu)成的惠斯通電橋電路的端口C和端口D與積分器的端口E和端口F連接，并且斷開電壓V_cm；同時第一反饋電容Cf1的端口X和第二反饋電容Cf2的端口Y接入電壓V_cm；

（3）被檢測電容構(gòu)成的惠斯通電橋電路的端口A和端口B接入電壓+V和-V；被檢測電容構(gòu)成的惠斯通電橋電路的端口C和端口D與積分器的端口E和端口F斷開，并且接入一電壓V_cm；第一反饋電容Cf1的端口X和第二反饋電容Cf2的端口Y根據(jù)量化器端口K的輸出電壓極性，接入一個與其極性相反、電壓值為V的電壓；

（4）重復(fù)步驟（2）和（3）。

有益效果：本發(fā)明通過提出一種基于sigma-delta調(diào)制器的電容-數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，針對現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的電路實現(xiàn)高復(fù)雜度，提出了一種反饋電容加上sigma-delta調(diào)制器的簡單電路實現(xiàn)方法。

附圖說明

圖1為本發(fā)明被檢測電容構(gòu)成的惠斯通電橋電路的端口示意圖。

圖2為本發(fā)明積分器的端口示意圖。

圖3為本發(fā)明量化器的端口示意圖。

圖4為本發(fā)明采用二階積分器實現(xiàn)電容到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換電路。

圖5為控制信號P1、P2、D、P1·D以及的時序關(guān)系圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。本發(fā)明公布了一種基于sigma-delta調(diào)制器的電容-數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，其特征在于：該電路包括一個由被檢測電容構(gòu)成的惠斯通電橋電路，一個由至少一階的積分器、兩個反饋電容、一個量化器組成的sigma-delta調(diào)制器；

如圖1所示，所述被檢測電容構(gòu)成的惠斯通電橋電路包括：四個電容：Cs1、Cr1、Cs2、Cr2；四個端口：端口A、端口B、端口C、端口D；端口A從電容Cr1和Cs2間引出，端口B從電容Cs1和Cr2間引出，端口C從電容Cr1和Cs1間引出，端口D從電容Cr2和Cs2間引出；

如圖2所示，所述積分器包括：四個端口：端口E、端口F、端口G、端口H；積分電容Ci；

如圖3所示，所述量化器包括；三個端口：端口I、端口J、端口K；