使用感测信号调制进行宽带电容性感测制造技术

在所描述实例中，宽带电容性感测(10)(单端或差分)是基于经调制感测(电容)信号。载波/驱动信号路径(23、34、35)用载波信号(21)(例如固定频率或扩展频谱)来对参考信号(31)进行调制以产生载波/驱动信号(32)，所述载波/驱动信号(32)通过输出节点(A)而被驱动输出(利用任选预分频)(34、35)到感测电容器(12)。感测信号路径(43、44、45、24)在输入/求和节点(B)处接收被向上调制到载波频率的对应于所测量电容的经向上调制感测电容信号(41)，且在滤波(任选)(43、44)及放大(45、46)之后，用所述载波信号来对所述经向上调制感测电容信号进行解调(24)以产生对应于所测量电容的经解调感测电容信号(49)，所述经解调感测电容信号(49)可被转换为传感器数据。感测信号路径放大(45)可使用电荷放大(电容器反馈)(45、46)或跨阻抗放大(电阻器反馈)。为进行差分电容性感测，将差分载波/驱动信号驱动到差分感测电容器，且在所述输入/求和节点处对所述所得经向上调制感测电容信号进行求和。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用感测信号调制进行宽带电容性感测
此一般来说涉及电容性感测。
技术介绍
为进行电容性感测，可通过测量感测电容器的电荷存储容量而测量感测电容器的电容变化。此类电荷转移方法使用两相电荷转移循环(或在差分的情况下，四相)：(a)激发/充电相位，其中将感测电容器充电到界限清晰的参考电压，及(b)获取/转移相位，其中将电荷移除且对其进行准确测量。电容性感测系统的问题是对例如来自射频源的电磁干扰(EMI)的易感性。增加感测范围一般来说需要增加传感器电容大小，此增加对EMI的易感性。尤其在基于电荷转移的电容性感测的情形中，对传感器电容器上的电荷进行取样也将会对EMI进行取样，从而由于混叠而增加对EMI的敏感性。
技术实现思路
所描述实例包含用于使用感测(电容)信号调制进行宽带电容性感测的装置及方法，所述宽带电容性感测可适于单端或差分电容性感测。根据若干方面，宽带电容性感测可包含：(a)产生处于载波频率(例如固定频率或扩展频谱)的载波信号；(b)产生参考信号；(c)在载波/驱动信号路径中，产生载波/驱动信号以将其输出到至少一个感测电容器，包含：用所述载波信号对所述参考信号进行调制以产生处于所述载波频率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适合用于电容性感测的电路，其包括：载波产生电路，其用以产生处于载波频率的载波信号；参考电路，其用以产生参考信号；载波/驱动信号路径电路，其用以通过输出节点而将载波/驱动信号驱动输出，所述载波/驱动信号可用于电容性感测，所述载波/驱动信号路径电路包含：调制电路，其用以用所述载波信号对所述参考信号进行调制以产生处于所述载波频率的所述载波/驱动信号；及驱动电路，其用以通过所述输出节点而将所述载波/驱动信号驱动输出；及感测信号路径电路，其用以在输入节点处接收对应于来自电容性感测的所测量电容的经向上调制感测电容信号，其中所述感测电容信号基于所述载波/驱动信号而被向上调制到所述载波频率，所述感测信号路...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.06 US 62/129,6941.一种适合用于电容性感测的电路，其包括：载波产生电路，其用以产生处于载波频率的载波信号；参考电路，其用以产生参考信号；载波/驱动信号路径电路，其用以通过输出节点而将载波/驱动信号驱动输出，所述载波/驱动信号可用于电容性感测，所述载波/驱动信号路径电路包含：调制电路，其用以用所述载波信号对所述参考信号进行调制以产生处于所述载波频率的所述载波/驱动信号；及驱动电路，其用以通过所述输出节点而将所述载波/驱动信号驱动输出；及感测信号路径电路，其用以在输入节点处接收对应于来自电容性感测的所测量电容的经向上调制感测电容信号，其中所述感测电容信号基于所述载波/驱动信号而被向上调制到所述载波频率，所述感测信号路径电路包含：放大器电路，其用以产生放大的经向上调制感测电容信号；及解调电路，其用以基于所述载波信号而对所述放大的经向上调制感测电容信号进行解调，从而产生经解调感测电容信号。2.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括：数据转换电路，其用以将所述经解调感测电容信号转换为数字数据，所述数据转换电路包含：输出滤波器电路，其用以对所述经解调感测电容信号进行滤波，包含奈奎斯特滤波及载波图像拒斥；及模/数转换器ADC电路，其用以将所述经解调感测电容信号数字化，所述ADC以参考信号作为参考。3.根据权利要求2所述的电路，其中所述数据转换电路包含Σ-Δ转换器，所述Σ-Δ转换器包含用于奈奎斯特噪声及载波图像拒斥的输入滤波。4.根据权利要求1所述的电路，所述载波/驱动信号路径电路进一步包含用以对所述载波/驱动信号进行预分频的预分频电路。5.根据权利要求1所述的电路，所述感测信号路径电路进一步包含：EMI滤波器电路，其用以对所述经向上调制感测电容信号进行EMI滤波；及/或输入带通滤波器电路，其用以对所述经向上调制感测电容信号进行带通滤波，且将经带通滤波感测电容信号提供到所述放大器电路。6.根据权利要求1所述的电路，其中所述放大器电路是以下各项中的一者：电荷放大器，其包含耦合到放大器反相输入的反馈电容器，所述放大器反相输入经耦合以接收所述经向上调制感测电容信号；及跨阻抗放大器，其包含耦合到所述放大器反相输入的反馈电阻器，所述放大器反相输入经耦合以接收所述经向上调制感测电容信号，其中所述载波/驱动信号路径电路进一步包含用以对所述载波/驱动信号进行积分的积分器。7.根据权利要求1所述的电路，其中用于对所述参考信号进行调制且对所述放大的经向上调制感测电容信号进行解调的所述载波信号是固定频率信号及扩展频谱信号中的一者。8.根据权利要求1所述的电路，其适于利用第一感测电容器及第二感测电容器进行差分电容性感测，且其中：所述载波/驱动信号路径电路产生第一载波/驱动信号及第二载波/驱动信号，所述第一载波/驱动信号及所述第二载波/驱动信号被进行积分且分别通过第一输出节点及第二输出节点被驱动输出到所述第一感测电容器及所述第二感测电容器；响应于所述第一载波驱动信号及所述第二载波驱动信号，所述第一感测电容器及所述第二感测电容器提供对应于所测量电容且被向上调制到所述载波频率的相应第一经向上调制感测电容信号及第二经向上调制感测电容信号；且所述感测信号路径电路在所述输入节点处接收被求和成经向上调制差分感测电容信号的所述第一经向上调制感测电容信号及所述第二经向上调制感测电容信号。9.一种用于电容性感测的系统，其包括：至少一个感测电容器；宽带电容/数字转换器WCDC，其包含耦合到所述至少一个感测电容器的底部端子的至少一个输出节点，及耦合到所述感测电容器的顶部端子的输入节点，所述WCDC包含：载波产生电路，其用以产生处于载波频率的载波信号；参考电路，其用以产生参考信号；载波/驱动信号路径电路，其用以产生载波/驱动信号以将其从所述至少一个输出节点输出到所述至少一个感测电容器，所述载波/驱动信号路径电路包含：调制电路，其用以用处于载波频率的所述载波信号对所述参考信号进行调制以产生处于所述载波频率的所述载波/驱动信号；及驱动电路，其用以通过所述至少一个输出节点而将所述载波/驱动信号驱动输出；其中，响应于所述载波/驱动信号，所述至少一个感测电容器提供对应于所测量电容且被向上调制到所述载波频率的经向上调制感测电容信号；感测信号路径电路，其用以在所述输入节点处接收所述经向上调制感测电容信号，所述感测信号路径电路包含：放大器电路，其用以产生放大的经向上调制感测电容信号；及解调电路，其用以使用所述载波信号来对所述放大的经向上调制感测电容信号进行解调，从而产生经解调感测电容信号；及数据转换电路，其用以将所述经解调感测电容信号转换为对应于所测量电容的传感器数据，所述数据转换器以所述参考信号作为参考。10.根据权利要求9所述的系统，其中所述数据转换器电路是以下各项中的一者：输入滤波器，其耦合到模/数转换器ADC，所述输入滤波...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·P·赖特玛，P·G·R·席尔瓦，S·巴帕特，R·D·亨德森，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国,US