本實用新型專利技術提出了一種采用分級補償技術的電容檢測裝置，包括：與傳感器的檢測電容相連的分級補償裝置，其中，分級補償裝置包括多個級聯的補償單元，每個補償單元包括：第一和第二補償電容；電荷敏感放大器，電荷敏感放大器的正向輸入端連接至第一補償電容的另一端，電荷敏感放大器的負向輸入端連接至第二補償電容的另一端；第一和第二反饋電容，其中，相鄰的兩個補償單元之間通過第一和第二級聯電容相連。本實用新型專利技術有較高的匹配精度高和補償范圍寬的特點。
【技術實現步驟摘要】
本技術涉及電容檢測
，特別涉及一種采用分級補償技術的電容檢測 裝置。
技術介紹
現有的傳感器的差分檢測電容包括檢測電容CxP和CxN，如圖1所示，當傳感器的 輸入量（如加速度、角速度、壓力等）為零時，檢測電容CxP和CxN的大小應該相同。但是 由于工藝制造、環境變化等的影響，在零輸入量時，檢測電容CxP和CxN可能會有偏差。這 個偏差一方面會導致傳感器出現零偏，另一方面也可能導致電容檢測電路中的放大器出現 飽和，從而影響檢測電路性能和功能，所以在電容檢測電路中需要對CxP和CxN進行補償。 參考圖1，現有的補償方式是在檢測電容CxP和CxN兩端分別并聯補償電容CcP 和CcN。在傳統的單級補償方式中，補償精度和補償范圍之間需要做出權衡，例如補償精度 為5fF，補償范圍為1. 28pF時，單個電容選取相同的尺寸（為了實現更好的電容匹配），則 補償電容CcP和CcN就需要用256個5fF的電容。 這種方式存在以下兩個缺陷： (1)標準CMOS工藝下單個電容往往遠大于5fF，而且電容之間的匹配精度隨著電 容值的減小而降低； ⑵電容范圍跨度越大，電容之間的匹配精度越差。
技術實現思路
本技術的目的旨在至少解決所述技術缺陷之一。 為此，本技術的目的在于提出一種采用分級補償技術的電容檢測裝置，具有 較高的匹配精度高和補償范圍寬的特點。 為了實現上述目的，本技術的實施例提供一種采用分級補償技術的電容檢測 裝置，包括：與傳感器的檢測電容相連的分級補償裝置，其中，所述分級補償裝置包括多個 級聯的補償單元，每個所述補償單元包括：第一和第二補償電容，所述第一補償電容的一 端接入正向輸入電壓，所述第二補償電容的一端接入負向輸入電壓；電荷敏感放大器，所述 電荷敏感放大器的正向輸入端連接至所述第一補償電容的另一端和所述檢測電容，所述電 荷敏感放大器的負向輸入端連接至所述第二補償電容的另一端和所述檢測電容；第一和第 二反饋電容，所述第一反饋電容并聯于所述電荷敏感放大器的正向輸入端和負向輸出端之 間，所述第二反饋電容并聯于所述電荷敏感放大器的負向輸入端和正向輸出端之間，其中， 相鄰的兩個補償單元之間通過第一和第二級聯電容相連，其中，所述第一級聯電容的一端 與前級補償單元的電荷敏感放大器的負向輸出端相連，另一端與后級補償單元的電荷敏感 放大器的正向輸入端相連，所述第二級聯電容的一端與前級補償單元的電荷敏感放大器的 正向輸出端相連，另一端與后級補償單元的電荷敏感放大器的負向輸入端相連。 在本技術的一個實施例中，所述第一和第二補償電容為可調電容。 根據本技術實施例的采用分級補償技術的電容檢測裝置，通過設置分級級聯 的補償電容對傳感器的檢測電容進行補償，這種方式相較于單個電容補償，具有較高的匹 配精度高和補償范圍寬的特點。 本技術附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述 中變得明顯，或通過本技術的實踐了解到。【附圖說明】 本技術的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中 將變得明顯和容易理解，其中： 圖1為現有技術的電容檢測裝置的電路圖； 圖2為根據本技術實施例的采用分級補償技術的電容檢測裝置的結構圖； 圖3為根據本技術實施例的采用分級補償技術的電容檢測裝置的電路圖。【具體實施方式】 下面詳細描述本技術的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始 至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參 考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本技術，而不能理解為對本技術 的限制。 如圖2所示，本技術實施例的采用分級補償技術的電容檢測裝置，包括：與傳 感器的檢測電容10相連的分級補償裝置。其中，分級補償裝置包括多個級聯的補償單元， 分別為補償單元1、補償單元2......，補償單元n。其中，每個補償單元的電路結構相同。 下面參考圖3對補償單元的電路進行說明。 如圖3所示，檢測電容10包括正向檢測電容CxP和反向檢測電容CxN。補償單元 1包括：第一補償電容CcP_0和第二補償電容CcN_0、電荷敏感放大器CSA、第一反饋電容 Cf_01和第二反饋電容Cf_02。 其中，第一補償電容CcP_0的一端接入正向輸入電壓VP，另一端連接至電荷敏感 放大器CSA的正向輸入端和正向檢測電容CxP。第二補償電容CcN_0的一端接入負向輸入 電壓VN，另一端連接至電荷敏感放大器CSA的負向輸入端和反向檢測電容CxN。第一反饋電 容Cf_01并聯于電荷敏感放大器CSA的正向輸入端和負向輸出端之間，第二反饋電容Cf_02 并聯于電荷敏感放大器CSA的負向輸入端和正向輸出端之間。 參考圖3,補償單元2包括：第一補償電容CcP_l和第二補償電容CcN_l、電荷敏感 放大器CSA、第一反饋電容Cf_ll和第二反饋電容Cf_12。以此類推，補償單元n包括：第一 補償電容CcP_n和第二補償電容CcN_n、電荷敏感放大器CSA、第一反饋電容Cf_nl和第二 反饋電容Cf_n2。在本技術的一個實施例中，每個補償單元的第一和第二補償電容均為 可調電容。 進一步，相鄰的兩個補償單元之間通過第一和第二級聯電容相連。以補償單元1 和補償單元2之間的第一級聯電容Cs_ll和第二級聯電容Cs_12為例進行說明。其中，第 一級聯電容Cs_ll的一端與補償單元1(前級）的電荷敏感放大器的負向輸出端相連，第一 級聯電容Cs_ll的另一端與補償單元2(后級）的電荷敏感放大器的正向輸入端相連。第 二級聯電容Cs_12的一端與補償單元1(前級）的電荷敏感放大器的正向輸出端相連，第二 級聯電容Cs_12的另一端與補償單元2 (后級）的電荷敏感放大器的負向輸入端相連。 以此類推，補償單元n-1與補償單元n之間的第一和第二級聯電容的連接關系如 下：第一級聯電容Cs_nl分別與補償單元n-1的負向輸出端和補償單元n的正向輸入的相 連，第二級聯電容Cs_n2分別與補償單元n-1的正向輸出端和補償單元n的負向輸入的相 連。位于最有一級的補償單元n輸出差分電壓信號VOP和VON。 需要說明的是，位于第一級的補償單元中的放大器為電荷敏感放大器CSA，第二 級至第n級的補償單元中的放大器的電路結構與電荷敏感放大器CSA相同，由于輸入電容 Csl-Csn為固定電容，也可稱為電壓比例放大器或者比例放大器。 在本技術的一個實施例中，每個補償單元的第一和第二補償電容均為可調電 容，電容值相等，第一和第二反饋電容的電容值相等，以及第一和第二級聯電容的電容值相 等。 下面對本技術的采用分級補償技術的電容檢測裝置的補償原理進行說明。其 中，為了方便公示中描述，對第一和第二補償電容合并設為CcP/N_i，第一和第二反饋電容 合并設為Cf_i，第一和第二級聯電容合并設為Cs_j，i= 0, 1，2,…，n，j= 1，2,…，n，且以 各個電容的符號代替表示其對應的電容值。當沒有補償電容時，即CcP/N_i=OfF，忽略正 負號其差分電壓輸出如下式：【主權項】1. 一種采用分級補償技術的電容檢測裝置，其特征在于，包括：與傳感器的檢測電容 相連的分級補償裝置本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種采用分級補償技術的電容檢測裝置，其特征在于，包括：與傳感器的檢測電容相連的分級補償裝置，其中，所述分級補償裝置包括多個級聯的補償單元，每個所述補償單元包括：第一和第二補償電容，所述第一補償電容的一端接入正向輸入電壓，所述第二補償電容的一端接入負向輸入電壓；電荷敏感放大器，所述電荷敏感放大器的正向輸入端連接至所述第一補償電容的另一端和所述檢測電容，所述電荷敏感放大器的負向輸入端連接至所述第二補償電容的另一端和所述檢測電容；第一和第二反饋電容，所述第一反饋電容并聯于所述電荷敏感放大器的正向輸入端和負向輸出端之間，所述第二反饋電容并聯于所述電荷敏感放大器的負向輸入端和正向輸出端之間，其中，相鄰的兩個補償單元之間通過第一和第二級聯電容相連，其中，所述第一級聯電容的一端與前級補償單元的電荷敏感放大器的負向輸出端相連，另一端與后級補償單元的電荷敏感放大器的正向輸入端相連，所述第二級聯電容的一端與前級補償單元的電荷敏感放大器的正向輸出端相連，另一端與后級補償單元的電荷敏感放大器的負向輸入端相連。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：陸游，張晰泊，
申請(專利權)人：北京芯動聯科微電子技術有限公司，
類型：新型
國別省市：北京;11
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