一种抗电磁干扰的电容型传感器转换电路及方法与流程

本发明涉及电子电路，特别是涉及一种抗电磁干扰的电容型传感器转换电路及方法。

背景技术：

1、电磁干扰的影响可能来自多种来源，如无线通信系统、移动电话和笔记本电脑。电子产品的广泛使用大大增加了环境的电子污染。集成电路中的组件数量正在迅速增加，同时集成规模不断缩小。由于封装在印刷电路板上的组件密度很高，因此引入了由电磁引起的故障。由于cmos技术的缩小，芯片上和芯片间连接电路中由电磁干扰引起的问题变得更加严重。电容型传感器在转换电容时，会被电磁严重干扰，在转换电路中不可避免会用到运放。对于传统运放，当电磁干扰注入到输入端时，它会引入直流失调电压。这种偏置主要是由偏置电流源晶体管的有限阻抗引起的，它在输入级的两个差分对晶体管的源极引起畸变。目前的抗电磁干扰电路一般是从偏移补偿的角度出发，没有解决根本问题。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中电磁干扰影响运放转换的问题，本发明的目的是提供一种抗电磁干扰的电容型传感器转换电路及方法。本发明无需直流偏置，且能够提高电路的抗电磁干扰能力。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种抗电磁干扰的电容型传感器转换电路，包括：电容阵列和运算放大器；

4、所述电容阵列与运算放大器的输入端连接，用于输入浮动电压；

5、所述运算放大器包括反相器和电源电容；反相器和电源电容连接，电源电容用于所述浮动电压进行滤波，所述反相器用于将滤波后的浮动电压进行放大处理。

6、作为本发明进一步改进，所述电容阵列包括参考电容组cref、去耦电容组csen和反馈电容组cf，参考电容组cref一端与一组反馈电容cf的一端相连，同时连入运算放大器的反相输入端；去耦电容组csen一端与另一组反馈电容cf的一端相连，同时连入运算放大器的正相输入端。

7、作为本发明进一步改进，所述参考电容组cref为可变电容，由多个电容并联组成；所述参考电容组cref两端通过开关与模拟地电位gnd相连，由开关控制其接入电路的大小。

8、作为本发明进一步改进，所述反馈电容组cf为可变电容，由多个电容并联组成，可由开关控制其接入电路的大小。

9、作为本发明进一步改进，所述去耦电容组csen为可变电容，由多个电容并联组成；所述去耦电容组csen两端通过开关与模拟地电位gnd相连，由开关控制其接入电路的大小。

10、作为本发明进一步改进，所述去耦电容组csen为电容型传感器。

11、作为本发明进一步改进，所述电源电容包括第一电源电容c1、第二电源电容c2，反相器包括第一反相器i1、第二反相器i2、第三反相器i3、第四反相器i4；

12、第一反相器i1、第三反相器i3串联；第二反相器i2、第四反相器i4串联；

13、第一电源电容c1一端与第一反相器i1连接，另一端与第二反相器i2连接，第二电源电容c2一端与第三反相器i3连接，另一端与第四反相器i4连接。

14、作为本发明进一步改进，所述运算放大器还包括：开关阵列，开关阵列包括多个开关；

15、其中，第一电源电容c1一端与第三开关s3、第五开关s5相连，另一端与第四开关s4、第六开关s6相连；第二电源电容c2一端与第九开关s9、第一开关s11相连，另一端与第一第十开关s10、第一开关s12相连；第三开关s3、第九开关s9的另一端与电源vdd相连，第四开关s4、第一第十开关s10的另一端与地相连；

16、第五开关s5的另一端与第一反相器i1、第二反相器i2的电源输入端相连，第一开关s11的另一端与第三反相器i3、第四反相器i4的电源输入端相连，第六开关s6的另一端与第一反相器i1、第二反相器i2的地相连，第一开关s12的另一端与第三反相器i3、第四反相器i4的地相连；

17、第一开关s1与第一反相器i1的输入端相连，第二开关s2与第二反相器i2的输入端相连，第七开关s7与第三反相器i3的输入端相连，第八开关s8与第四反相器i4的输入端相连。

18、第二方面，本发明提供一种抗电磁干扰的电容型传感器转换电路的控制方法，包括如下步骤：

19、输入浮动电压；

20、电源电容对所述浮动电压进行滤波，反相器将滤波后的浮动电压进行放大处理。

21、从上述技术方案可以看出，本公开提供的抗电磁干扰的电容型传感器转换电路，具有以下有益效果：

22、本发明的电容型传感器转换电路使用反相器和电源电容替代传统放大器，使放大器无需直流偏置，就不受偏置电路的影响。由于运算放大器采用了反相器和电源电容，故可以在供电电压浮动的情况下，提高了电路的抗电磁干扰能力。

技术特征：

1.一种抗电磁干扰的电容型传感器转换电路，其特征在于，包括：电容阵列和运算放大器；

2.根据权利要求1所述的一种抗电磁干扰的电容型传感器转换电路，其特征在于，所述电容阵列包括参考电容组cref、去耦电容组csen和反馈电容组cf，参考电容组cref一端与一组反馈电容cf的一端相连，同时连入运算放大器的反相输入端；去耦电容组csen一端与另一组反馈电容cf的一端相连，同时连入运算放大器的正相输入端。

3.根据权利要求2所述的一种抗电磁干扰的电容型传感器转换电路，其特征在于，所述参考电容组cref为可变电容，由多个电容并联组成。

4.根据权利要求2所述的一种抗电磁干扰的电容型传感器转换电路，其特征在于，所述参考电容组cref两端通过开关与模拟地电位gnd相连，由开关控制其接入电路的大小。

5.根据权利要求2所述的一种抗电磁干扰的电容型传感器转换电路，其特征在于，所述反馈电容组cf为可变电容，由多个电容并联组成，并由开关控制其接入电路的大小。

6.根据权利要求2所述的一种抗电磁干扰的电容型传感器转换电路，其特征在于，所述去耦电容组csen为可变电容，由多个电容并联组成。

7.根据权利要求2所述的一种抗电磁干扰的电容型传感器转换电路，其特征在于，所述去耦电容组csen两端通过开关与模拟地电位gnd相连，并由开关控制其接入电路的大小。

8.根据权利要求6或7所述的一种抗电磁干扰的电容型传感器转换电路，其特征在于，所述去耦电容组csen为电容型传感器。

9.根据权利要求1所述的一种抗电磁干扰的电容型传感器转换电路，其特征在于，所述电源电容包括第一电源电容c1、第二电源电容c2，反相器包括第一反相器i1、第二反相器i2、第三反相器i3、第四反相器i4；

10.根据权利要求9所述的一种抗电磁干扰的电容型传感器转换电路，其特征在于，所述运算放大器还包括：开关阵列，开关阵列包括多个开关；

11.一种权利要求1至10任一项所述的一种抗电磁干扰的电容型传感器转换电路的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明涉及电子电路技术领域，公开了一种抗电磁干扰的电容型传感器转换电路及方法，所述转换电路包括：电容阵列和运算放大器；所述电容阵列与运算放大器的输入端连接，用于输入浮动电压；所述运算放大器包括反相器和电源电容；反相器和电源电容连接，电源电容用于所述浮动电压进行滤波，所述反相器用于将滤波后的浮动电压进行放大处理。本发明使用反相器和电源电容替代传统放大器，使放大器无需直流偏置，且供电电压浮动，来提高电路的抗电磁干扰能力。

技术研发人员：刘铭扬,李振明,杨雅婷,刘伟,李政,侯影,刘昱
受保护的技术使用者：中国电力科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17