[發明專利]一種電容型濕度傳感器接口電路

有效

• 申請號: 201811276003.2
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109557143B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 周云;李小飛;劉宇星;盧云龍;呂堅;闕隆成;田雷
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22
• 代理公司: 成都其高專利代理事務所(特殊普通合伙) 51244
• 代理人: 賈波

本發明公開了一種電容型濕度傳感器接口電路，包括檢測支路、基準支路、兩級放大支路，檢測支路與基準支路共接且分別與兩級放大支路是輸入側連接，兩級放大支路的輸出側共接且形成所述接口電路的輸出，在兩級放大支路上還設置有輸入側和輸出側相連接的電容反饋支路；該電路基于開關電容電路原理，通過采用兩運放分時工作的方式，解決了傳統開關電容電路在采樣階段沒有輸出的缺點，適用于大多數電容型傳感器，從而更好地實現了對微小電容的檢測。

技術領域

本發明涉及傳感器技術等領域，具體的說，是一種電容型濕度傳感器接口電路。

背景技術

傳感器作為人類探知自然界信息的觸角，它可將人們需要探知的各種非電量信息轉化成可測的電量信息，為人們認識和控制相應的對象提供條件和依據。隨著現代測量、控制和自動化技術的不斷發展，傳感器技術已越來越為人們所重視，與通信技術和計算機技術構成現代信息產業的三大支柱，是信息產業的重要基礎，它是測量技術、半導體技術、計算機技術、信息處理技術、微電子學、光學、聲學、精密機械、仿生學和材料學等眾多學科相互交叉的綜合性前沿技術之一，是21世紀人們在高新技術發展方面爭奪的一個制高點。

電容型傳感器是傳感器家族中一類重要的傳感器。它是利用電容器原理，將非電量轉化為電容量，進而轉化為便于測量和傳輸的電壓、電流或頻率等參量的器件，凡是可以轉換為間距、面積和介電常數的量都可以用電容型傳感器來測量。與其它類型的傳感器相比，具有測量范圍大、靈敏度高、動態響應快、穩定性好、結構簡單、易數字化等優點，在濕度、溫度、位移、壓力、厚度、振幅、液位、成分分析等測量方面得到了非常廣泛的應用，是一種具有良好發展前景的傳感器。傳感器信號處理電路的作用是將傳感器產生的信號轉換成為可供分析、計算、顯示及處理的電信號，是一個非常重要的連接環節，其性能直接影響到整個系統的測量精度和靈敏度。然而，隨著電容型傳感器的不斷發展與應用，對于電容測量電路的要求也越來越高。在現階段測量微小電容主要有以下幾方面的困難：(1)電容型傳感器電容值不可能大，一般為pF量級，而由這些物理量引起的微電容的變化更加微小，一般為作甚至aF量級。如此小的變化量對檢測電路的設計是一個挑戰，如果沒有相應的小信號檢測電路，那么根本無法實現傳感器的實用化，因此采用專用的接口集成電路進行檢測和理成為微電容傳感器的重要方法。傳統的開關電容電路在采樣階段沒有信號輸出。

發明內容

本發明的目的在于設計出一種電容型濕度傳感器接口電路，該接口電路采用雙運放交替采樣方式，使得電路可以持續輸出放大信號。

本發明通過下述技術方案實現：一種電容型濕度傳感器接口電路，包括檢測支路、基準支路、兩級放大支路，檢測支路與基準支路共接且分別與兩級放大支路的輸入側連接，兩級放大支路的輸出側共接且形成所述接口電路的輸出，在兩級放大支路上還設置有輸入側和輸出側相連接的電容反饋支路；該電路通過時鐘控制分時工作的方式,采用電容反饋形式和電荷積累效應,將電容的變化量轉換為電壓的變化量,實現電容到電壓信號的讀出，從而檢測外界物理量的變化。

進一步的為更好地實現本發明，特別采用下述設置方式：所述檢測支路包括濕敏電容Cs及時鐘邏輯電路，在基準支路上亦設置有參考電容Cr和時鐘邏輯電路；濕敏電容Cs的一端和參考電容Cr的一端皆接入時鐘邏輯電路，且濕敏電容Cs的另一端和參考電容Cr的另一端共接且與兩級放大支路的輸入側連接；所述濕敏電容Cs通過檢測外界濕度變化引起其電容值變化，參考電容Cr采用和濕敏電容Cs相同的結構但其電容值不隨濕度變化。

進一步的為更好地實現本發明，特別采用下述設置方式：所述時鐘邏輯電路包括邏輯開關S1、邏輯開關S2、邏輯開關S1B、邏輯開關S2B，且邏輯開關S1和邏輯開關S2共接，邏輯開關S1B和邏輯開關S2B共接，且邏輯開關S1和邏輯開關S2的共接端連接參考電容Cr，邏輯開關S1B和邏輯開關S2B的共接端連接濕敏電容Cs。

進一步的為更好地實現本發明，特別采用下述設置方式：時鐘邏輯電路通過VDD和GND對濕敏電容C_S、參考電容Cr分別充放電。