[發(fā)明專(zhuān)利]一種電容檢測(cè)電路及電容檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010332548.1
• 申請(qǐng)日: 2020-04-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111474412B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程濤;張忠
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海艾為電子技術(shù)股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01R27/26
• 分類(lèi)號(hào): G01R27/26;G01D5/24
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 王嬌嬌

本申請(qǐng)實(shí)施例公開(kāi)了一種電容檢測(cè)電路及電容檢測(cè)方法。該電容檢測(cè)電路包括第一鏡像電流源、第二鏡像電流源、第三鏡像電流源、積分電容、開(kāi)關(guān)電路和信號(hào)處理電路。在對(duì)被測(cè)電容進(jìn)行電容值檢測(cè)過(guò)程中，通過(guò)第一鏡像電流源向積分電容注入電荷，或者通過(guò)第二鏡像電流源和第三鏡像電流源向積分電容注入電荷，通過(guò)控制第一鏡像電流源、第二鏡像電流源和第三鏡像電流源中兩個(gè)電流源的電流比值，減少注入積分電容的電荷，在維持積分電容上同樣大小電壓波動(dòng)的前提下，積分電容的電容值可以大大的減小，有利于減小電容檢測(cè)電路的面積，還能夠有效抑制低頻噪聲。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)屬于電容檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種電容檢測(cè)電路及電容檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

電容式傳感器(也稱(chēng)為電容傳感器)是將被測(cè)量(如被測(cè)物理量或者機(jī)械量)轉(zhuǎn)換為電容量變化的一種轉(zhuǎn)換裝置。電容式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、靈敏度高的優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)及消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品中。例如：將電容式傳感器應(yīng)用于壓力檢測(cè)、位移檢測(cè)、加速度檢測(cè)、厚度檢測(cè)和液位檢測(cè)。

電容檢測(cè)電路用于檢測(cè)電容式傳感器的電容值，從而確定被測(cè)量的大小。

傳統(tǒng)的電容檢測(cè)電路如圖1所示，開(kāi)關(guān)K1和開(kāi)關(guān)K2通過(guò)非交疊時(shí)鐘控制分時(shí)打開(kāi)。在開(kāi)關(guān)K1和開(kāi)關(guān)K2交替閉合期間，被測(cè)電容C_x向積分電容C_mod注入電荷。同時(shí)，比較器比較節(jié)點(diǎn)X處的電壓V_X與基準(zhǔn)電壓V_REF的大小，將比較結(jié)果輸出至鎖存器。鎖存器通過(guò)時(shí)鐘CLK同步工作。當(dāng)X處的電壓V_X小于基準(zhǔn)電壓V_REF時(shí)，開(kāi)關(guān)K3斷開(kāi)，當(dāng)X處的電壓V_X大于基準(zhǔn)電壓V_REF時(shí)，開(kāi)關(guān)K3閉合，積分電容C_mod通過(guò)電阻R_B泄放電荷。最終，被測(cè)電容C_x注入到積分電容C_mod的電荷，與積分電容C_mod通過(guò)電阻R_B泄放電荷達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，積分電容C_mod的電壓值穩(wěn)定在基準(zhǔn)電壓V_REF附近。

為了保證電容檢測(cè)的精度，在穩(wěn)定狀態(tài)下，比較器的同相輸入端的電壓波形須較小，因此積分電容C_mod要遠(yuǎn)大于被測(cè)電容C_x。例如，當(dāng)被測(cè)電容C_x為100pF級(jí)別時(shí)，積分電容C_mod的正常值在2nF以上。出于成本的考慮，積分電容C_mod很難被集成到芯片內(nèi)部。在實(shí)際應(yīng)用中，積分電容C_mod一般是直接在PCB上用分立電容來(lái)實(shí)現(xiàn)，一方面要求芯片封裝多一個(gè)Cmod引腳，另一方面導(dǎo)致系統(tǒng)方案復(fù)雜和成本增加。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本申請(qǐng)的目的在于提供一種電容檢測(cè)電路，從而減小電容檢測(cè)電路的面積，降低系統(tǒng)復(fù)雜度。本申請(qǐng)還提供一種電容檢測(cè)方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┤缦录夹g(shù)方案：

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N電容檢測(cè)電路，包括：第一鏡像電流源、第二鏡像電流源、第三鏡像電流源、積分電容、開(kāi)關(guān)電路和信號(hào)處理電路；

所述第一鏡像電流源包括第一電流源和第二電流源，所述第一電流源和所述第二電流源的電流比值為N，所述第二鏡像電流源包括第三電流源和第四電流源，所述第三電流源和所述第四電流源的電流比值為M，所述第三鏡像電流源包括第五電流源和第六電流源，所述第五電流源和所述第六電流源的電流比值為L(zhǎng)，所述第五電流源與所述第四電流源串聯(lián)，其中，M和N為大于1的整數(shù)，L為大于0的整數(shù)，且M與L的乘積等于N；

所述開(kāi)關(guān)電路用于：在初始化階段，對(duì)所述積分電容進(jìn)行電荷初始化；在充放電階段，通過(guò)系統(tǒng)電源對(duì)被測(cè)電容充電，之后通過(guò)所述第三電流源對(duì)所述被測(cè)電容進(jìn)行放電，同時(shí)通過(guò)所述第六電流源對(duì)所述積分電容進(jìn)行充電，之后將所述被測(cè)電容的電荷清零，之后通過(guò)所述第一電流源對(duì)所述被測(cè)電容進(jìn)行充電，同時(shí)通過(guò)所述第二電流源對(duì)所述積分電容進(jìn)行充電；