差动电容传感器信号处理电路(2)

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20 0 0年 5期3 .数字输出型信号处理电路 以往的差动电容传感器信号转换技术都是基于测

口技术交流熏藤缫方面，生非线性的原因是运放失调电压 Vo产 s造成了检波二极管导通角改变，当提高探测信号的幅度可适降低由此产生的非线性误差；而滤波电路的时间常数.

量电容中存储的电荷来进行的。近年来高速运放的出现使得刺甩高频探泱I号来寰现差动电容比例信号的信

应满足

1 2i (一 E中{为 Vs的频率 为/fn 1 )其￡

高糖度，高速度检测戚为可能图 2即是一种借助高频探铡信号 vs的信号处理电路。 3 I电路结构及原理 .该电路由电容/压转换、渡和 A/转换三部电检 D分组成当开关 s 1台、 2断时点电压 v为 s AV。一∞( x+ C’) ', s I一 C x Rt Vs而 l断、 2台时 . s A点电压 V为：V a=一 a R f r ￣ Cx、 s

相对测量误差由此所限制的 A/转拯速率为 f ( D i 1 n一

E1e )。要保证铡量精度和速度， n可适当提高探铡信

号的频率，会由此而提高对运放响应建度即增益带但宽积的要求 .般成保证 f 1 0。当探测信号频率 一 0f为 L Hz允许剩量误差为 O L M .%时，路的响应速度电约为 1 0p (a l p rS c n )适当增加滤波阶数 5 s s S mpe e e o d . 也可减少响应时问。 4 .振蔼型信号处理电路 4 1电路结掏及原理 .图 2电路中由于采用了检波及模数转换环节从而

其中 Vs t分别为加于传感器的探剩信号的电压、 o有效值及角频率。vo、 经检波后分别进入 A/ v D转换器的参考输入及信号输入端经 A/转换后输出数 D字量 b:b— V a/。— Cx/ Cx+ C’ {V I ( x)

限制了电路的响应速度目 3

所示的振荡型信号处理电路可以在一定程度上解决这个问题主要帮丹是其

积分器 A2比较器 A1分器 A3和匣相放大器 A4、授 完成差动电容比铡运算的辅助作用由电路分析可知 .A1 A2组成了一个张驰振蔼器 .、 A1输出 v ( )正负 t为

而 x ( Cx+ C’/ Cx+ C’= 2 x) ( X) Cx/ Cx+ C’ ( X)一

1

因此，测量 x可由能够直接显示的数字量 b表被示：

文替的方波， V t为同频率的三角波。而 ()总输出电压 V ()是与 V t周期相同的方渡如图 4所示。其 t亦 ()周期由 R及 (+C’确定。 Cx

3 2电路性能分析 .该信号处理电路中产生误差的主要原因是寄生电容、 CMOS开关 S、 2的导通电驵、放的非理想性 1S运

设比较器 A1正、向输出电压分别为+vl和的反一

v r则{ v () {一V f g L ( )而 n V{ t] Sv () 1 t一 ( )/ R7 R+ v ( ) R R t R (+ E ) 2 t R/(+ B )

(入电阻及增益 A并非无穷大 )及检波电路的输 非线性。寄生电容的影响可通过台理布置元件及引线来减小；关 s、 2应选择导通电阻小的器件；开 1s而运放的辅^电阻 r及增益 A的影响可以通过适当选 i择其它电路参数来消翰 .￣ C当 Rs x<< l其中 R ( s是掠测信号源的内阻 ) r、的影响便可忽略不计。检 时 iA波电路的影响包括滤波电路的时间常数和非毁两个

若 AI A4为理{放，略 C可碍：￣基运忽 v, t ( )= ( c R/一 C R/][ R+[ R: R;/ c R/C R{ R] Vr f g v ( ) / } e n(} t ) s () 1

选择 R~满足 R一 R R=R R一 R .上式 则简化为： (转第 2 )下 8

固3振藩器信号处理电路

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