用于电容传感器的电路装置制造方法及图纸

所述电路结构包括具有可变电容的测量用电容器（Ｋ↓［Ｍ１］）、基准电容器（Ｋ↓［Ｒｅｆ１］）和缓冲放大器（ＯＶ↓［１］），所述测量用电容器（Ｋ↓［Ｍ１］）借助于待检测的物理被测量（ｐ）来设定。缓冲放大器（ＯＶ↓［１］）的输入至少暂时地与测量用电容器（Ｋ↓［Ｍ１］）耦合以致所述缓冲放大器（ＯＶ↓［１］）的输出提供基本上与在测量用电容器（Ｋ↓［Ｍ１］）上存在的测量电压成比例的信号电压。在每一测量周期开始时，测量用电容器（Ｋ↓［Ｍ１］）被放电至预先决定的残余电荷，而所述基准电容器（Ｋ↓［Ｒｅｆ１］）被充电到预先决定的基准电荷。然后，所述基准电荷被尽可能完全地从所述基准电容器（Ｋ↓［Ｒｅｆ１］）传输到所述测量用电容器（Ｋ↓［Ｍ１］）。为此目的，缓冲放大器（ＯＶ↓［１］）的输入和输出在工作期间经由所述第一基准电容器（Ｋ↓［Ｒｅｆ１］）被暂时地彼此耦合。所述电路结构从而供应取决于测量用电容器（Ｋ↓［Ｍ１］）的电容的倒数的信号电压，此外，该电路结构具有差不多独立于所述测量用电容器（Ｋ↓［Ｍ１］）的瞬间电容的电流消耗。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于电容传感器的电路结构，并且涉及用于设定信号电压的方法，所述信号电压即时表示可变的、物理被测量，特别是流体的静压。在EP 922 962 A中公开了一种用于电容传感器的电路结构，其包括具有可变电容的测量用电容器，所述可变电容被借助于待检测的物理被测量来设定，所述测量用电容器携带与所述即时设定的电容成比例的电荷，放电基准电容器，以及倒相放大器；所述倒相放大器的输入和输出经由所述基准电容器连接在一起，其中所述放大器的输入与所述测量用电容器暂时耦合，以致尽可能完全地将所述测量用电容器的电荷传输到所述基准电容器上，以及所述放大器的输出提供信号电压，该信号电压基本上与测量用电容器的电容成比例。已经发现这样一种电路结构的弊端，包括，施加于所述测量用电容器的电荷取决于其瞬间电容，从而当在较宽范围上使用所述电路结构时，所述电路结构中的电流消耗可能波动。所述电流消耗可能到达其中的非期望高值，尤其是对于在测量用电容器内短路这种并非难以想象的情况。在所述电路结构在电容式压力传感器中的应用里，所述电路结构产生了另外的缺点，在这种应用中，所产生的信号电压与电容成比例，从而与待检测的被测量不成比例。因此，本专利技术的目的之一是提供一种特别适合于电容传感器的电路结构，其展现出几乎与测量用电容器的瞬间电容独立的电流消耗，并且依据测量用电容器的电容的倒数来产生信号电压。为了解决所述目的，本专利技术为电容感测器提供了一种电路结构，其包括第一测量用电容器，被放电至可预先确定的残余电荷，并且借助于待检测的物理被测量设定可变电容，第一基准电容器，用于携带基准电荷，以及第一缓冲放大器；所述第一缓冲放大器的一个输入至少暂时与所述第一测量用电容器耦合以致所述第一缓冲放大器的一个输出供应第一信号电压，所述第一信号电压基本上与所述第一测量用电容器上存在的测量电压成比例，其中，所述第一缓冲放大器的输入和输出在工作期间、经由所述第一基准电容器暂时耦合在一起，以致尽可能完全地将所述第一基准电容器的基准电荷传输到所述第一测量用电容器上。本专利技术另外在于一种用于设定信号电压的方法，所述信号电压即时表示可变的、物理被测量，特别是流体的静压，该方法包括以下步骤引起可调节测量用电容器的电容方面的改变，这种改变相应于被测量中的改变；将所述测量用电容器放电到预先决定的残余电荷，-在基准电容器上产生基准电荷，-将所述基准电荷从所述基准电容器传输到测量用电容器上，用于产生即时表示它的电容的测量电压，以及-使用大约为1的放大系数放大所述测量电压，用于产生所述信号电压。根据本专利技术的第一优选设计，为了对所述第一测量用电容器放电，所述电路结构包括第一开关，它将所述第一测量用电容器的第一电极暂时放置到第一基准电位。根据本专利技术的第二优选设计，所述第一测量用电容器的第二电极位于固定的、第二基准电位。根据本专利技术的第三优选设计，对于所述第一测量用电容器来讲，所述两个基准电位是相等的，以致它的残余电荷基本上等于零。根据本专利技术的第四优选设计，所述第一基准电容器通过第一电极耦接到所述第一缓冲放大器的输出，并且为了对具有基准电荷的所述第一基准电容器充电，提供了第二开关，其将所述第一基准电容器经由第二电极暂时耦接到提供充电电压的供电设备的输出。根据本专利技术的第五优选设计，为了将所述基准电荷传输到所述第一测量用电容器上，所述电路结构包括第三开关，它将所述第一基准电容器的第二电极暂时耦接到第一缓冲放大器。根据本专利技术的第六优选设计，所述电路结构包括采样保持电路，用于对所述信号电压进行采样和保持。根据本专利技术的第七优选设计，所述电路结构另外地包含第二测量用电容器，并且所述第一缓冲放大器的输入暂时与所述第二测量用电容器耦合，以致所述缓冲放大器的输出供应信号电压，所述信号电压基本上与所述第二测量用电容器上存在的测量电压成比例。根据本专利技术的第八优选设计，所述电路结构进一步包括第二基准电容器，用于携带基准电荷，以及第二缓冲放大器所述第二缓冲放大器的一个输入至少暂时与所述第一测量用电容器耦合，以致所述第二缓冲放大器的一个输出供应第二信号电压，所述第二信号电压基本上与所述第一测量用电容器上存在的测量电压成比例，其中，所述第二缓冲放大器的输入和输出在工作期间、经由所述第二基准电容器暂时耦合在一起，以致尽可能完全将基准电荷从所述第二基准电容器传输到所述第一测量用电容器上。根据本专利技术的第九优选设计，所述电路结构进一步包括具有电容的虚拟级(Blindstufe)，所述电容尽可能地接近于一个寄生电容，所述寄生电容与由所述第一基准电容器提供的基准电荷相当。根据本专利技术的第十优选设计，所述电路结构包括将所述第一测量用电容器与所述第一缓冲放大器的输入相连接的导体，其中所述导体具有有源防护屏蔽。根据本专利技术的方法的第一优选设计，所述信号电压被采样，并且被暂时保持，以便产生响应于被测量中的变化的一个测量信号。根据本专利技术的方法的第二优选设计，对所述基准电容器施加充电电压，用于产生基准电荷，该施加被进行充分长的时间，以致在所述基准电容器两端产生预定的基准电压降。根据本方法之本专利技术的方法的第三优选设计，测量用电容器被放电到残余电荷大约等于零。下文将根据通过所绘制的附图中提供的实施例的范例，对本专利技术及其有益效果进行说明；在这些附图中，使用同样的附图标记提供同样的部件。为了清晰起见，将在随后的附图中避免对已经给出的附图标记进行重述。附图说明图1示意性地示出一种用于电容传感器的电路结构，图2示意性地示出用于图1中的电路结构的、作为时间的函数的信号，图3示意性地示出图1中的电路结构的进一步设计，以及图4示意性地示出图1中的电路结构的另一设计。图1示意性地示出一种用于电容传感器的电路结构，具体来讲是一种绝对压力传感器，相对压力传感器，或者差压传感器。所述电路结构用作在第一缓冲放大器OV1的输出处供应被计时的、并且被循环更新的信号电压ΔUS1，所述信号电压表示可调节的和/或自动调节的第一测量用电容器KM1的电容CM1。所述缓冲放大器0V1可以例如是阻抗变换器。最好借助于在具有所述电路结构的传感器的评估电子设备AE，将由该电路结构产生的所述信号电压ΔUS1改变为相应的、特别是数字的测量信号Xp。可以例如经由数据总线将信号Xp送至上行测点。如果需要，所述测量信号Xp还可以是模拟信号，例如在4mA至20mA范围内的回路电流。对从放大器电路输出的这种信号电压的评估基本上是为本
中的技术人员所知的，因此不须进一步说明。举例来说，也可以从上述的EP-922 962 A中获得适合作为评估电子设备AE的电路的相应实施例。在所述电路结构的工作中，所述测量用电容器KM1的电容是借助于作用于所述传感器的、可变的物理被测量p、特别是静压而设定的，也就是说，在所述被测量p中的变化引起所述测量用电容器KM1的瞬间电容中的相应变化。对于所述已经指出的情况，也就是将要借助于所述传感器检测的物理被测量p是静压这一情况，所述测量用电容器KM1可以例如是具有弹性应变膜片的电容性压力测量单元，其携带至少两个电容器极板中的一个，并且其响应于随着曲率方面的变化而引起的被测量的改变，对所述第一和第二电容器极板之间的相对间距进行调节。这种压敏测量用电容器的结构和使用对于本领域中的技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路结构，用于电容传感器，所述结构包括：　　　　可变电容的第一测量用电容器（Ｋ↓［Ｍ１］），其被放电至可预先确定的残余电荷并且具有可变电容，其中借助于待检测的物理被测量（ｐ）设定所述可变电容，　　　　第一基准电容器（Ｋ↓［Ｒｅｆ１］），用于携带基准电荷，以及　　　　第一缓冲放大器（ＯＶ↓［１］），　　　　所述第一缓冲放大器（ＯＶ↓［１］）的一个输入至少暂时地与所述第一测量用电容器（Ｋ↓［Ｍ１］）耦合，以致　　　　所述第一缓冲放大器（ＯＶ↓［１］）的一个输出提供第一信号电压，所述第一信号电压基本上与所述第一测量用电容器（Ｋ↓［Ｍ１］）上存在的测量电压成比例，　　　　其中，所述第一缓冲放大器（ＯＶ↓［１］）的输入和输出在工作期间、经由所述第一基准电容器（Ｋ↓［Ｒｅｆ１］）暂时耦合在一起，以致将所述第一基准电容器（Ｋ↓［Ｒｅｆ１］）的基准电荷尽可能完全地传输到所述第一测量用电容器（Ｋ↓［Ｍ１］）上。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特拉拉，
申请(专利权)人：恩德莱斯和豪瑟尔两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]