一种电容型湿度传感器接口电路制造技术

本发明专利技术公开了一种电容型湿度传感器接口电路，包括检测支路、基准支路、两级放大支路，检测支路与基准支路共接且分别与两级放大支路是输入侧连接，两级放大支路的输出侧共接且形成所述接口电路的输出，在两级放大支路上还设置有输入侧和输出侧相连接的电容反馈支路；该电路基于开关电容电路原理，通过采用两运放分时工作的方式，解决了传统开关电容电路在采样阶段没有输出的缺点，适用于大多数电容型传感器，从而更好地实现了对微小电容的检测。

【技术实现步骤摘要】
一种电容型湿度传感器接口电路
本专利技术涉及传感器技术等领域，具体的说，是一种电容型湿度传感器接口电路。
技术介绍
传感器作为人类探知自然界信息的触角，它可将人们需要探知的各种非电量信息转化成可测的电量信息，为人们认识和控制相应的对象提供条件和依据。随着现代测量、控制和自动化技术的不断发展，传感器技术已越来越为人们所重视，与通信技术和计算机技术构成现代信息产业的三大支柱，是信息产业的重要基础，它是测量技术、半导体技术、计算机技术、信息处理技术、微电子学、光学、声学、精密机械、仿生学和材料学等众多学科相互交叉的综合性前沿技术之一，是21世纪人们在高新技术发展方面争夺的一个制高点。电容型传感器是传感器家族中一类重要的传感器。它是利用电容器原理，将非电量转化为电容量，进而转化为便于测量和传输的电压、电流或频率等参量的器件，凡是可以转换为间距、面积和介电常数的量都可以用电容型传感器来测量。与其它类型的传感器相比，具有测量范围大、灵敏度高、动态响应快、稳定性好、结构简单、易数字化等优点，在湿度、温度、位移、压力、厚度、振幅、液位、成分分析等测量方面得到了非常广泛的应用，是一种具有良好发展前景的传感器。传感器信号处理电路的作用是将传感器产生的信号转换成为可供分析、计算、显示及处理的电信号，是一个非常重要的连接环节，其性能直接影响到整个系统的测量精度和灵敏度。然而，随着电容型传感器的不断发展与应用，对于电容测量电路的要求也越来越高。在现阶段测量微小电容主要有以下几方面的困难：(1)电容型传感器电容值不可能大，一般为pF量级，而由这些物理量引起的微电容的变化更加微小，一般为作甚至aF量级。如此小的变化量对检测电路的设计是一个挑战，如果没有相应的小信号检测电路，那么根本无法实现传感器的实用化，因此采用专用的接口集成电路进行检测和理成为微电容传感器的重要方法。传统的开关电容电路在采样阶段没有信号输出。
技术实现思路
本专利技术的目的在于设计出一种电容型湿度传感器接口电路，该接口电路采用双运放交替采样方式，使得电路可以持续输出放大信号。本专利技术通过下述技术方案实现：一种电容型湿度传感器接口电路，包括检测支路、基准支路、两级放大支路，检测支路与基准支路共接且分别与两级放大支路是输入侧连接，两级放大支路的输出侧共接且形成所述接口电路的输出，在两级放大支路上还设置有输入侧和输出侧相连接的电容反馈支路；该电路通过时钟控制分时工作的方式,采用电容反馈形式和电荷积累效应,将电容的变化量转换为电压的变化量,实现电容到电压信号的读出，从而检测外界物理量的变化。进一步的为更好地实现本专利技术，特别采用下述设置方式：所述检测支路包括湿敏电容Cs及时钟逻辑电路，在基准支路上亦设置有参考电容Cr和时钟逻辑电路；湿敏电容Cs的一端和参考电容Cr的一端皆接入时钟逻辑电路，且湿敏电容Cs的另一端和参考电容Cr的另一端共接且与两级放大支路是输入侧连接；所述湿敏电容Cs通过检测外界湿度变化引起其电容值变化，参考电容Cr采用和湿敏电容Cs相同的结构但其电容值不随湿度变化。进一步的为更好地实现本专利技术，特别采用下述设置方式：所述时钟逻辑电路包括逻辑开关S1、逻辑开关S2、逻辑开关S1B、逻辑开关S2B，且逻辑开关S1和逻辑开关S2共接，逻辑开关S1B和逻辑开关S2B共接，且逻辑开关S1和逻辑开关S2的共接端连接参考电容Cr，逻辑开关S1B和逻辑开关S2B的共接端连接湿敏电容Cs。进一步的为更好地实现本专利技术，特别采用下述设置方式：时钟逻辑电路通过VDD和GND对湿敏电容CS、参考电容Cr分别充放电。进一步的为更好地实现本专利技术，特别采用下述设置方式：所述两级放大电路包括两个采用相同电路结构的放大电路，在放大电路内设置有运算放大器，电容反馈支路连接在运算放大器的反相输入端和输出端之间，采用二级运放(两级放大电路)，提高增益和输入输出范围；所有逻辑开关均采用传输门结构。进一步的为更好地实现本专利技术，特别采用下述设置方式：所述检测支路和基准支路皆通过逻辑开关接入运算放大器的反相输入端，在运算放大器的输出端上设置逻辑开关进行输出的通断。进一步的为更好地实现本专利技术，特别采用下述设置方式：在所述运算放大器的反相输入端和输出端之间还连接有逻辑开关。进一步的为更好地实现本专利技术，特别采用下述设置方式：所述电容反馈支路包括相互串联的反馈电容和逻辑开关，且该逻辑开关和反馈电容的共接端还通过一逻辑开关连接运算放大器的同相输入端；且反馈电容选取固定电容其电容值相等。进一步的为更好地实现本专利技术，特别采用下述设置方式：所述集成运算放大器的同相输入端连接参考电压Vref。所述逻辑开关S1和逻辑开关S2为两相非重叠时钟，开关S1B和逻辑开关S2B为两相非重叠时钟,通过连接VDD和GND对湿敏电容CS、参考电容Cr分别充放电。同时逻辑开关S5和逻辑开关S5B为两相非重叠时钟，控制湿敏电容CS、参考电容Cr分别与两个运算放大器反相输入端相连。两个运算放大器的同相输入端都与参考电压Vref相连，提供适当的输入电压。逻辑开关S3～逻辑开关S6控制运算放大器(Opamp_1)对湿敏电容Cs的采样与放大，同时，逻辑开关S3B～逻辑开关S6B控制运算放大器(Opamp_2)对湿敏电容Cs的采样与放大。逻辑开关S6和逻辑开关S6B连接到输出端，控制信号的输出。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：(1)本专利技术采用双运放交替采样方式，使得电路可以持续输出放大信号。(2)本专利技术基于开关电容电路原理，通过采用两个运放分时工作的方式，解决了传统开关电容电路在采样阶段没有输出的缺点，适用于大多数电容型传感器，从而更好地实现了对微小电容的检测。附图说明图1是本专利技术所述传感器接口电路的电路图。图2是本专利技术所述接口电路的所有逻辑开关时序图。图3本专利技术所述传感器接口电路的输出结果图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电容型湿度传感器接口电路，其特征在于：包括检测支路、基准支路、两级放大支路，检测支路与基准支路共接且分别与两级放大支路是输入侧连接，两级放大支路的输出侧共接且形成所述接口电路的输出，在两级放大支路上还设置有输入侧和输出侧相连接的电容反馈支路。

【技术特征摘要】
1.一种电容型湿度传感器接口电路，其特征在于：包括检测支路、基准支路、两级放大支路，检测支路与基准支路共接且分别与两级放大支路是输入侧连接，两级放大支路的输出侧共接且形成所述接口电路的输出，在两级放大支路上还设置有输入侧和输出侧相连接的电容反馈支路。2.根据权利要求1所述的一种电容型湿度传感器接口电路，其特征在于：所述检测支路包括湿敏电容Cs及时钟逻辑电路，在基准支路上亦设置有参考电容Cr和时钟逻辑电路；湿敏电容Cs的一端和参考电容Cr的一端皆接入时钟逻辑电路，且湿敏电容Cs的另一端和参考电容Cr的另一端共接且与两级放大支路是输入侧连接。3.根据权利要求2所述的一种电容型湿度传感器接口电路，其特征在于：所述时钟逻辑电路包括逻辑开关S1、逻辑开关S2、逻辑开关S1B、逻辑开关S2B，且逻辑开关S1和逻辑开关S2共接，逻辑开关S1B和逻辑开关S2B共接，且逻辑开关S1和逻辑开关S2的共接端连接参考电容Cr，逻辑开关S1B和逻辑开关S2B的共接端连接湿敏电容Cs。4.根据权利要求2所述的一种电容型湿度传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：周云，李小飞，刘宇星，卢云龙，吕坚，阙隆成，田雷，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51