[發明專利]一種電容檢測電路及電容傳感電路

有效

• 申請號: 201510496938.1
• 申請日: 2015-08-13
• 公開（公告）號: CN105116232B
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 郭鵬;陳清平;褚洪濤;姜杰
• 申請（專利權）人: 上海矽睿科技有限公司
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 上海金盛協力知識產權代理有限公司 31242
• 代理人: 王松

本發明揭示了一種電容檢測電路及電容傳感電路，所述電容檢測電路包括低噪聲模擬電容檢測電路、共模信號補償電容、自校準電路；所述低噪聲模擬電容檢測電路用以檢測MEMS結構的電容；所述自校準電路與共模信號補償電容連接，用以補償所述低噪聲模擬電容檢測電路本身共模電壓的變化；所述共模信號補償電容在MEMS檢查電路啟動時，通過自校準電路自動尋找電容平衡點，補償共模電壓的變化。本發明提出的電容檢測電路，具有更高的信號增益以及更高的信噪比。

技術領域

本發明屬于微電子技術領域，涉及一種檢測電路，尤其涉及一種電容檢測電路；同時，本發明還涉及一種電容傳感電路。

背景技術

傳統的電容檢測前端電路中，一般如圖1所示，使用寬帶放大器和電容C_L組成反饋放大環路以獲得很短的響應時間以及高增益，以保證整個檢測電路對于環境變化不敏感。在此種檢測電路中，通過分別控制開關SW₁和SW₂，把從MEMS電容傳遞過來的電荷轉換為電壓信號，并使得輸出信號的幅度V₀正比于從MEMS中檢測到的位移。但是，由于采樣操作的存在，寬帶的高頻分量會被折疊到了基帶，因此寬帶放大器本身帶入了較大的熱噪聲，并最終導致相應信噪比的衰減。

如圖2所示，Boxcar電容檢測電路潛在的減少了噪聲折疊效應，這是因為它的放大器本身和C_L一起在采樣之前形成了一個低通濾波器。相位Φ₁為復位相位，在積分相位Φ₂開始的時候，開關SW₂/SW₃斷開，同時開關SW₁閉合，此操作使得放大器輸入端的電壓發生了相應的變化。一個與電容檢測板位移成正比的電壓會出現在放大器輸入端，并隨后被放大器結構放大。但是在這個結構當中，放大器輸入端的共模變化會在很大程度上衰減最終放大器的輸出電壓V₀，這一點可以用以下公式描述：

其中

C_s0-傳感器靜態電容

ΔC–傳感器變化電容

C_p-對地寄生電容

G_m-放大器跨阻

V_ref–參考電壓

T_int–放大/積分時間

并且這個大的共模變化還會引入寄生電容C_p的失調，使得最終的等效輸入電容失調同時包含了傳感器電容失調ΔC_s0和寄生電容ΔC_p0兩個部分，可以用以下公式描述

這會對后面的信號調理電路產生巨大的負荷，例如需要更大的電路動態范圍。因此限制了Boxcar電容檢測電路在傳感器中的應用。

有鑒于此，如今迫切需要設計一種新的電容檢測電路，以便克服現有電容檢測電路的上述缺陷。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種電容檢測電路，具有更高的信號增益，更高的信噪比以及更小的等效輸入失調電容。

此外，本發明還揭示一種電容傳感電路，具有更高的信號增益，更高的信噪比以及更小的等效輸入失調電容。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種電容檢測電路，所述電容檢測電路包括低噪聲模擬電容檢測電路、共模信號補償電容、自校準電路，電容檢測電路與sigma delta調制器連接；