[發明專利]電容式距離傳感器

在審

• 申請號: 201610927234.X
• 申請日: 2016-10-31
• 公開（公告）號: CN108007327A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 肖山
• 申請（專利權）人: 深圳指瑞威科技有限公司
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種電容式距離傳感器，其特征在于，包括：待測電容測量極板、參考電容Cref、開關S3、開關S4、待測電容充/放電電路、參考電容充/放電電路、全差分采樣/保持電路和源跟隨器；

所述待測電容測量極板和被測導電體表面形成待測電容Cf；所述待測電容測量極板通過開關S3與所述待測電容充/放電電路連接，同時與所述源跟隨器連接；

所述參考電容Cref的一端通過開關S4與所述參考電容充/放電電路連接，同時與所述源跟隨器連接，另一端與系統地Vss連接；

所述全差分采樣/保持電路的輸入端連接源跟隨器的電壓輸出端；

所述源跟隨器的兩輸入端分別與待測電容Cf和參考電容Cref連接。

2.如權利要求1所述的電容式距離傳感器，其特征在于，所述待測電容充/放電電路，包括開關S1、基準電壓Vrefp和電流源IS1；

所述開關S1的一端連接基準電壓Vrefp，另一端通過電流源IS1接系統地Vss，同時通過開關S3和所述待測電容Cf相連。

3.如權利要求1所述的電容式距離傳感器，其特征在于，所述參考電容充/放電電路，包括開關S2、基準電壓Vrefn和電流源IS2；

所述開關S2的一端連接基準電壓Vrefn，另一端通過電流源IS2接系統地Vss，同時通過開關S4和所述參考電容Cref相連。

4.如權利要求2或3所述的電容式距離傳感器，其特征在于，所述參考電容充/放電電路和待測電容充/放電電路對稱；所述電流源IS1和電流源IS2相匹配。

5.如權利要求1所述的電容式距離傳感器，其特征在于，所述全差分采樣/保持電路包括，全差分運算放大器、兩個采樣電容C1、兩個保持電容C2、開關Sa、開關Sb和共模電平Vcm；

所述兩個保持電容C2分別跨接在所述全差分運算放大器兩端，為運放建立負反饋；

所述全差分運算放大器的正輸入端和負輸入端分別通過開關Sa和開關Sb接共模電平Vcm。

6.如權利要求5所述的電容式距離傳感器，其特征在于，所述全差分采樣/保持電路以全差分運算放大器為中心，相互對稱；其中兩個采樣電容C1相匹配、兩個保持電容C2相匹配。

7.如權利要求1所述的電容式距離傳感器，其特征在于，所述源跟隨器，包括絕緣柵場效應晶體管一、絕緣柵場效應晶體管二、絕緣柵場效應晶體管三、絕緣柵場效應晶體管四、直流源IS3、直流源IS4、系統電源VDD和兩個電壓輸出節點nA、nB；

所述源跟隨器的兩個電壓輸出節點nA、nB各通過直流源IS3和IS4共同連接系統地Vss；

所述源跟隨器的兩個電壓輸出節點nA、nB通過采樣開關SHA和SHB分別連接所述全差分采樣/保持電路的兩個采樣電容C1。

8.如權利要求7所述的電容式距離傳感器，其特征在于，所述絕緣柵場效應晶體管一、絕緣柵場效應晶體管二分別與緣柵場效應晶體管三、絕緣柵場效應晶體管四相匹配，直流源IS3和直流源IS4相匹配。

9.如權利要求1所述的電容式距離傳感器，其特征在于，所述待測電容測量極板為導電極板，由一層金屬組成，基板面積大小和整個待測導體表面紋理分布有關。

10.如權利要求1所述的電容式距離傳感器，其特征在于，所述參考電容Cref的電容選取和待測電容Cf大小相當。