[實用新型]基于Sigma-Delta調制的電容傳感器電路

有效

• 申請號: 201820442933.X
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN208589978U
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 魏榕山;胡惠文;王景璽
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H03M3/00
• 分類號: H03M3/00;G01D18/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本實用新型涉及一種基于Sigma?Delta調制的電容傳感器電路，包括：感應電容、一用于將所述感應電容的變化量轉換為電荷信號且對電荷信號進行Sigma?Delta調制的電容數字轉換器、一用于對所述電容數字轉換器輸出的數字碼流進行濾波和降采樣處理以及提供用于表征所述感應電容的數字量的數字抽取濾波器以及時序控制電路；所述感應電容與所述電容數字轉換器相連，所述數字抽取濾波器與所述電容數字轉換器相連，所述時序控制電路分別與所述電容數字轉換器以及所述數字抽取濾波器相連；所述電容數字轉換器采用Sigma?Delta調制器。本實用新型提出的一種基于Sigma?Delta調制的電容傳感器電路，結構簡單，易于實現。

技術領域

本實用新型涉及一種基于Sigma-Delta調制的電容傳感器電路。

背景技術

電容傳感器是利用電容值隨環境參數變化而發生改變的傳感器。它是利用電容器原理，將非電量轉化為電容量，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。電容傳感器待測電容值一般為pF量級甚至是更小的量級，在很多情況下信號電容比測量電路中的寄生電容要小得多，因此對電容讀取電路要求比較高，常用Sigma-Delta調制器結構進行轉換。在許多情況下，由于待測感應電容變化量相比其基線值小的多，直接轉換需要Sigma-Delta調制器具有更高的過采樣率和更長的轉換周期，因而待測電容范圍也受到了極大地限制。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種基于Sigma-Delta調制的電容傳感器電路，以克服現有技術中存在的缺陷。

為實現上述目的，本實用新型的技術方案是：一種基于Sigma-Delta調制的電容傳感器電路，包括：感應電容、一用于將所述感應電容的變化量轉換為電荷信號且對電荷信號進行Sigma-Delta調制的電容數字轉換器、一用于對所述電容數字轉換器輸出的數字碼流進行濾波和降采樣處理以及提供用于表征所述感應電容的數字量的數字抽取濾波器以及時序控制電路；所述感應電容與所述電容數字轉換器相連，所述數字抽取濾波器與所述電容數字轉換器相連，所述時序控制電路分別與所述電容數字轉換器以及所述數字抽取濾波器相連；所述電容數字轉換器采用Sigma-Delta調制器。

在本實用新型一實施例中，所述Sigma-Delta調制器為三階Sigma-Delta調制器。

在本實用新型一實施例中，所述三階Sigma-Delta調制器包括第一級積分器、第二級積分器以及第三級積分器。

在本實用新型一實施例中，所述第一級積分器、所述第二級積分器以及所述第三級積分器均包括一跨導運放以及分別與所述跨導運放匹配的正向通路和負向通路；所述正向通路與所述負向通路對稱設置，且均包括：第一開關、第二開關、第一開關對應的第一延時開關、第二開關對應的第二延時開關、儲能電容以及積分電容。

在本實用新型一實施例中，所述正向通路中的第一延時開關的兩端分別與所述跨導運放的負向輸入端以及正向輸出端相連；所述正向通路中的積分電容的一端與所述跨導運放的正向輸出端相連，另一端與所述第二開關的一端相連；所述第二開關的另一端與所述正向通路中的儲能電容的一端連接；所述正向通路中的儲能電容的另一端與所述跨導運放的負向輸入端相連；所述正向通路中第一開關的一端與所述第二開關的一端相連，另一端接共模電壓。

在本實用新型一實施例中，所述負向通路中的第一延時開關的兩端分別與所述跨導運放的正向輸入端以及負向輸出端相連；所述負向通路中的積分電容的一端與所述跨導運放的負向輸出端相連，另一端與所述第二開關的一端相連；所述第二開關的另一端與所述負向通路中的儲能電容的一端連接；所述負向通路中的儲能電容的另一端與所述跨導運放的正向輸入端相連；所述負向通路中第一開關的一端與所述第二開關的一端相連，另一端接共模電壓。

在本實用新型一實施例中，所述第一級積分器中的正向通路以及負向通路的輸入端均分別與對應的感應電容以及匹配的補償電容相連。