阵列大小会被存贮在数字逻辑中的存储器单元；通过加 入共模补偿电容(;，第一放大器输入端的共模变化会减小到其中，A为共模电压变化，Cs。为传感器静态电容，C"为共模补偿电容阵列，Cp为寄生 电容，Vraf为参考电压； 所述sigmadelta调制器用以把电容的变化转换成为数字量；这种电容检测电路作为sigmadelta调制器的第一级前馈积分器直接把电容的变化转换成为数字量； 所述低噪声模拟电容检测电路通过去除开关SW。，由放大器模式转换为积分器模式；积 分器被用来当作sigmadelta调制器的第一级积分器；同随后的环路滤波器、模数转换器、 数模转换器形成了一个紧致的、面积功耗优化的sigmadelta调制器，并被用来将MEMS检 测平板的位移信号转换成数字信号。2. -种电容检测电路，其特征在于，所述电容检测电路包括低噪声模拟电容检测电路、 共模信号补偿电容、自校准电路； 所述低噪声模拟电容检测电路用以检测电容； 所述自校准电路与共模信号补偿电容连接，用以补偿所述低噪声模拟电容检测电路本 身共模电压的变化；所述共模信号补偿电容；在检查电路启动时，或者在做功率循环时，通 过自校准电路自动寻找电容平衡点，补偿共模电压的变化。3. 根据权利要求2所述的电容检测电路，其特征在于： 通过加入共模补偿电容，第一放大器输入端的共模变化会减小到：频增益会增高为：1信噪比会增高 为：其中，G。为低频增益，Cs。为传感器静态电容，ACs。为传感器静态电容失调，C"为共模补 偿电容阵列，A(；为共模补偿电容失调，Cp为对地寄生电容，Gm为第一放大器跨阻，为第 二放大器反馈电容，AC为传感器电容变化信号，Vraf为参考电压，Tint为放大/积分时间， S。为放大器等效输入噪声，C。3为等效输入失调电容，SNR为信噪比。4. 根据权利要求3所述的电容检测电路，其特征在于： 在所述低噪声模拟电容检测电路基础上，加入比较器与数字控制算法，在自校准的时 候用于检测和补偿共模电容变化。所述电容检测电路还包括数字控制逻辑算法，通过逐次 比较算法或者增量算法，用来实现自校准控制算法，此算法会在共模补偿电容阵列(；到达 和Cs。相同的时候自动终止计算；这个过程本身在检测电容的启动相位时被调用，或者在做 功率循环的时候周期性的调用；最终运算决定的电容阵列大小会被存贮在数字逻辑中的存 储器单元。5. -种电容传感电路，其特征在于，所述电容传感电路包括低噪声模拟电容检测电路、 共模信号补偿电容、自校准电路和sigmadelta调制器； 所述低噪声模拟电容检测电路用以检测MEMS结构的电容，通过加入共模补偿电容(；， 低频增益会增高为：信噪比会增高为：亭效 输入失调电容减少为：所述自校准电路与共模信号补偿电容连接，用以补偿所述低噪声模拟电容检测电路本 身共模电压的变化；所述在MEMS检查电路启动时，通过自校准电路自动寻找电容平衡点， 补偿共模电压的变化；通过加入共模补偿电容，第一放大器输入端的共模变化会减小到：其中，G。为低频增益，Cs。为传感器静态电容，ACs。为传感器静态电容失调，C"为共模补 偿电容阵列，A(；为共模补偿电容失调，Cp为对地寄生电容，Gm为第一放大器跨阻，为第 二放大器反馈电容，AC为传感器电容变化信号，Vraf为参考电压，Tint为放大/积分时间， S。为放大器等效输入噪声，C。3为等效输入失调电容，SNR为信噪比； 所述sigmadelta调制器用以把电容的变化转换成为数字量；这种电容检测电路作为sigmadelta调制器的第一级前馈积分器直接把电容的变化转换成为数字量； 通过去除所述低噪声模拟电容检测电路复位开关SW。，所述低噪声模拟电容检测电路 由放大器模式转换为积分器模式，随后被用来作为sigmadelta调制器的第一级积分器； 同随后的环路滤波器，模数转换器以及数模转换器形成了一个紧致的、面积功耗优化的 sigmadelta调制器，并被用来将MEMS检测平板的位移信号转换成数字信号； 通过加入复位开关SW。，低噪声模拟电容检测电路由积分器模式被转换为低噪声模拟 电容检测放大器模式，在自校准的时候被用于检测共模电容的变化； 所述电容检测电路还包括数字控制逻辑，通过逐次比较算法或者增量算法，用来实现 自校准控制算法，此算法会在共模补偿电容(；到达和cs。相同的时候自动终止计算；这个过 程本身在此电容传感电路的启动相位是被调用，或者在做功率循环的时候周期性的调用； 最终运算决定的电容阵列大小会被存贮在数字逻辑中的存储器单元。6. -种电容传感电路，其特征在于，所述电容传感电路包括电容检测电路、sigma delta调制器；电容检测电路包括低噪声模拟电容检测电路、共模信号补偿电容、自校准电 路； 所述低噪声模拟电容检测电路用以检测电容； 所述自校准电路与共模信号补偿电容连接，用以补偿所述低噪声模拟电容检测电路本 身共模电压的变化；所述共模信号补偿电容在检查电路启动时，或者在周期性功率循环时， 通过自校准电路自动寻找电容平衡点，补偿共模电压的变化； 所述sigma delta调制器用以把电容的变化转换成为数字量。7. 根据权利要求6所述的电容传感电路，其特征在于： 通过加入共模补偿电容，第一放大器输入端的共模变化会减小到：$低频增益增高为：信噪比会增高为：等效输入失调电容减少为其中，G。为低频增益，Cs。为传感器静态电容，ACs。为传感器静态电容失调，C"为共模补 偿电容阵列，A(；为共模补偿电容失调，Cp为对地寄生电容，Gm为第一放大器跨阻，为第 二放大器反馈电容，AC为传感器电容变化信号，Vraf为参考电压，Tint为放大/积分时间， S。为放大器等效输入噪声，C。3为等效输入失调电容，SNR为信噪比。8. 根据权利要求6所述的电容传感电路，其特征在于： 这种电容检测电路作为sigma delta调制器的前馈积分器直接把电容的变化转换成为 数字量。9. 根据权利要求6所述的电容传感电路，其特征在于： 所述自校准电路与共模信号补偿电容形成低噪声模拟电容检测积分器，被用来当作sigma delta调制器的第一级积分器；同随后的环路滤波器、模数转换器、数模转换器形成 了一个紧致的、面积功耗优化的sigma delta调制器，并被用来将检测平板的位移信号转换 成数字信号。10. 根据权利要求6所述的电容传感电路，其特征在于： 通过加入复位开关SW。，电容检测电路由积分器模式转换为放大器模式，在自校准的时 候被用于检测共模电容的变化； 所述电容检测电路还包括数字控制逻辑，用以逐次比较算法或者增量算法，用来自校 准控制，会在共模电容(；到达和Cs。相同的时候自动终止计算；这个过程本身在检测电容的 启动相位时被调用，或者在做功率循环的时候周期性的调用；最终运算决定的电容阵列大 小会被存贮在数字逻辑中的存储器单元。
【专利摘要】本发明揭示了一种电容检测电路及电容传感电路，所述电容检测电路包括低噪声模拟电容检测电路、共模信号补偿电容、自校准电路；所述低噪声模拟电容检测电路用以检测MEMS结构的电容；所述自校准电路与共模信号补偿电容连接，用以补偿所述低噪声模拟电容检测电路本身共模电压的变化；所述共模信号补偿电容在MEMS检查电路启动时，通过自校准电路自动寻找电容平衡点，补偿共模电压的变化。本发明提出的电容检测电路，具有更高的信号增益以及更高的信噪比。
【IPC分类】G01R27/26
【公开号】CN105116232
【申请号】CN201510496938
【发明人】郭鹏, 陈清平, 褚洪涛, 姜杰
【申请人】上海矽睿科技有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月13日