本实用新型专利技术提出了一种采用分级补偿技术的电容检测装置，包括：与传感器的检测电容相连的分级补偿装置，其中，分级补偿装置包括多个级联的补偿单元，每个补偿单元包括：第一和第二补偿电容；电荷敏感放大器，电荷敏感放大器的正向输入端连接至第一补偿电容的另一端，电荷敏感放大器的负向输入端连接至第二补偿电容的另一端；第一和第二反馈电容，其中，相邻的两个补偿单元之间通过第一和第二级联电容相连。本实用新型专利技术有较高的匹配精度高和补偿范围宽的特点。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及电容检测
，特别涉及一种采用分级补偿技术的电容检测 装置。
技术介绍
现有的传感器的差分检测电容包括检测电容CxP和CxN，如图1所示，当传感器的 输入量（如加速度、角速度、压力等）为零时，检测电容CxP和CxN的大小应该相同。但是 由于工艺制造、环境变化等的影响，在零输入量时，检测电容CxP和CxN可能会有偏差。这 个偏差一方面会导致传感器出现零偏，另一方面也可能导致电容检测电路中的放大器出现 饱和，从而影响检测电路性能和功能，所以在电容检测电路中需要对CxP和CxN进行补偿。 参考图1，现有的补偿方式是在检测电容CxP和CxN两端分别并联补偿电容CcP 和CcN。在传统的单级补偿方式中，补偿精度和补偿范围之间需要做出权衡，例如补偿精度 为5fF，补偿范围为1. 28pF时，单个电容选取相同的尺寸（为了实现更好的电容匹配），则 补偿电容CcP和CcN就需要用256个5fF的电容。 这种方式存在以下两个缺陷： (1)标准CMOS工艺下单个电容往往远大于5fF，而且电容之间的匹配精度随着电 容值的减小而降低； ⑵电容范围跨度越大，电容之间的匹配精度越差。
技术实现思路
本技术的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。 为此，本技术的目的在于提出一种采用分级补偿技术的电容检测装置，具有 较高的匹配精度高和补偿范围宽的特点。 为了实现上述目的，本技术的实施例提供一种采用分级补偿技术的电容检测 装置，包括：与传感器的检测电容相连的分级补偿装置，其中，所述分级补偿装置包括多个 级联的补偿单元，每个所述补偿单元包括：第一和第二补偿电容，所述第一补偿电容的一 端接入正向输入电压，所述第二补偿电容的一端接入负向输入电压；电荷敏感放大器，所述 电荷敏感放大器的正向输入端连接至所述第一补偿电容的另一端和所述检测电容，所述电 荷敏感放大器的负向输入端连接至所述第二补偿电容的另一端和所述检测电容；第一和第 二反馈电容，所述第一反馈电容并联于所述电荷敏感放大器的正向输入端和负向输出端之 间，所述第二反馈电容并联于所述电荷敏感放大器的负向输入端和正向输出端之间，其中， 相邻的两个补偿单元之间通过第一和第二级联电容相连，其中，所述第一级联电容的一端 与前级补偿单元的电荷敏感放大器的负向输出端相连，另一端与后级补偿单元的电荷敏感 放大器的正向输入端相连，所述第二级联电容的一端与前级补偿单元的电荷敏感放大器的 正向输出端相连，另一端与后级补偿单元的电荷敏感放大器的负向输入端相连。 在本技术的一个实施例中，所述第一和第二补偿电容为可调电容。 根据本技术实施例的采用分级补偿技术的电容检测装置，通过设置分级级联 的补偿电容对传感器的检测电容进行补偿，这种方式相较于单个电容补偿，具有较高的匹 配精度高和补偿范围宽的特点。 本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述 中变得明显，或通过本技术的实践了解到。【附图说明】 本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中 将变得明显和容易理解，其中： 图1为现有技术的电容检测装置的电路图； 图2为根据本技术实施例的采用分级补偿技术的电容检测装置的结构图； 图3为根据本技术实施例的采用分级补偿技术的电容检测装置的电路图。【具体实施方式】 下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始 至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参 考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术 的限制。 如图2所示，本技术实施例的采用分级补偿技术的电容检测装置，包括：与传 感器的检测电容10相连的分级补偿装置。其中，分级补偿装置包括多个级联的补偿单元， 分别为补偿单元1、补偿单元2......，补偿单元n。其中，每个补偿单元的电路结构相同。 下面参考图3对补偿单元的电路进行说明。 如图3所示，检测电容10包括正向检测电容CxP和反向检测电容CxN。补偿单元 1包括：第一补偿电容CcP_0和第二补偿电容CcN_0、电荷敏感放大器CSA、第一反馈电容 Cf_01和第二反馈电容Cf_02。 其中，第一补偿电容CcP_0的一端接入正向输入电压VP，另一端连接至电荷敏感 放大器CSA的正向输入端和正向检测电容CxP。第二补偿电容CcN_0的一端接入负向输入 电压VN，另一端连接至电荷敏感放大器CSA的负向输入端和反向检测电容CxN。第一反馈电 容Cf_01并联于电荷敏感放大器CSA的正向输入端和负向输出端之间，第二反馈电容Cf_02 并联于电荷敏感放大器CSA的负向输入端和正向输出端之间。 参考图3,补偿单元2包括：第一补偿电容CcP_l和第二补偿电容CcN_l、电荷敏感 放大器CSA、第一反馈电容Cf_ll和第二反馈电容Cf_12。以此类推，补偿单元n包括：第一 补偿电容CcP_n和第二补偿电容CcN_n、电荷敏感放大器CSA、第一反馈电容Cf_nl和第二 反馈电容Cf_n2。在本技术的一个实施例中，每个补偿单元的第一和第二补偿电容均为 可调电容。 进一步，相邻的两个补偿单元之间通过第一和第二级联电容相连。以补偿单元1 和补偿单元2之间的第一级联电容Cs_ll和第二级联电容Cs_12为例进行说明。其中，第 一级联电容Cs_ll的一端与补偿单元1(前级）的电荷敏感放大器的负向输出端相连，第一 级联电容Cs_ll的另一端与补偿单元2(后级）的电荷敏感放大器的正向输入端相连。第 二级联电容Cs_12的一端与补偿单元1(前级）的电荷敏感放大器的正向输出端相连，第二 级联电容Cs_12的另一端与补偿单元2 (后级）的电荷敏感放大器的负向输入端相连。 以此类推，补偿单元n-1与补偿单元n之间的第一和第二级联电容的连接关系如 下：第一级联电容Cs_nl分别与补偿单元n-1的负向输出端和补偿单元n的正向输入的相 连，第二级联电容Cs_n2分别与补偿单元n-1的正向输出端和补偿单元n的负向输入的相 连。位于最有一级的补偿单元n输出差分电压信号VOP和VON。 需要说明的是，位于第一级的补偿单元中的放大器为电荷敏感放大器CSA，第二 级至第n级的补偿单元中的放大器的电路结构与电荷敏感放大器CSA相同，由于输入电容 Csl-Csn为固定电容，也可称为电压比例放大器或者比例放大器。 在本技术的一个实施例中，每个补偿单元的第一和第二补偿电容均为可调电 容，电容值相等，第一和第二反馈电容的电容值相等，以及第一和第二级联电容的电容值相 等。 下面对本技术的采用分级补偿技术的电容检测装置的补偿原理进行说明。其 中，为了方便公示中描述，对第一和第二补偿电容合并设为CcP/N_i，第一和第二反馈电容 合并设为Cf_i，第一和第二级联电容合并设为Cs_j，i= 0, 1，2,…，n，j= 1，2,…，n，且以 各个电容的符号代替表示其对应的电容值。当没有补偿电容时，即CcP/N_i=OfF，忽略正 负号其差分电压输出如下式：【主权项】1. 一种采用分级补偿技术的电容检测装置，其特征在于，包括：与传感器的检测电容 相连的分级补偿装置本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种采用分级补偿技术的电容检测装置，其特征在于，包括：与传感器的检测电容相连的分级补偿装置，其中，所述分级补偿装置包括多个级联的补偿单元，每个所述补偿单元包括：第一和第二补偿电容，所述第一补偿电容的一端接入正向输入电压，所述第二补偿电容的一端接入负向输入电压；电荷敏感放大器，所述电荷敏感放大器的正向输入端连接至所述第一补偿电容的另一端和所述检测电容，所述电荷敏感放大器的负向输入端连接至所述第二补偿电容的另一端和所述检测电容；第一和第二反馈电容，所述第一反馈电容并联于所述电荷敏感放大器的正向输入端和负向输出端之间，所述第二反馈电容并联于所述电荷敏感放大器的负向输入端和正向输出端之间，其中，相邻的两个补偿单元之间通过第一和第二级联电容相连，其中，所述第一级联电容的一端与前级补偿单元的电荷敏感放大器的负向输出端相连，另一端与后级补偿单元的电荷敏感放大器的正向输入端相连，所述第二级联电容的一端与前级补偿单元的电荷敏感放大器的正向输出端相连，另一端与后级补偿单元的电荷敏感放大器的负向输入端相连。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陆游，张晰泊，
申请(专利权)人：北京芯动联科微电子技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11
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