[发明专利]电容至电压接口电路以及相关操作方法

权利要求书

1.一种电容至电压接口电路，包括：

电容感测单元；

适于选择性耦合到所述电容感测单元的运算放大器；

用于所述运算放大器的反馈电容器；

用于所述运算放大器的负载电容器；以及

与所述电容感测单元、所述运算放大器、所述反馈电容器和所述负载电容器相关联的开关结构；其中

所述开关结构重新配置所述电容至电压接口电路，以便在多个不同阶段中进行操作，使得所述运算放大器被用于电容至电压转换和电压放大。

2.如权利要求1所述的电容至电压接口电路，其中，所述多个不同阶段包括重置阶段，所述反馈电容器和所述负载电容器在所述重置阶段期间被重置为其各自的初始电压。

3.如权利要求1所述的电容至电压接口电路，其中，所述多个不同阶段包括至少一个电容至电压阶段，所测量的所述电容感测单元中的电容差在所述电容至电压阶段期间被转换为测量电压。

4.如权利要求3所述的电容至电压接口电路，其中，所述多个不同阶段包括至少一个放大阶段，所述测量电压在所述放大阶段期间被放大为输出电压。

5.如权利要求4所述的电容至电压接口电路，进一步包括耦合到所述运算放大器的模数转换器，所述模数转换器被配置为将所述输出电压转换为等效的数字表示。

6.一种在电容至电压接口电路中执行电容至电压转换的方法，所述电容至电压接口电路包括：具有与第二感测电容器串行耦合的第一感测电容器的电容感测单元，具有反向输入节点和接收基准电压的非反向输入节点的运算放大器，耦合在所述反向输入节点和反馈节点之间的偏移电容器，耦合到所述反馈节点的第一反馈电容器，耦合到所述反馈节点的第二反馈电容器，用于所述运算放大器的第一负载电容器，以及用于所述运算放大器的第二负载电容器，所述方法包括：

将所述电容感测单元、所述运算放大器、所述偏移电容器、所述第一反馈电容器、所述第二反馈电容器、所述第一负载电容器和所述第二负载电容器布置为第一拓扑；

随后，获得指示所测量的所述电容感测单元的电容差的测量电压；

将所述电容感测单元、所述运算放大器、所述偏移电容器、所述第一反馈电容器、所述第二反馈电容器、所述第一负载电容器和所述第二负载电容器重新布置为第二拓扑；以及

随后，将所述测量电压放大为输出电压。

7.如权利要求6所述的方法，进一步包括对所述输出电压执行模数转换。

8.如权利要求6所述的方法，进一步包括：

将所述电容感测单元、所述运算放大器、所述偏移电容器、所述第一反馈电容器、所述第二反馈电容器、所述第一负载电容器和所述第二负载电容器布置为重置配置；并且

当所述重置配置被启用时，将所述第一反馈电容器、所述第二反馈电容器、所述第一负载电容器和所述第二负载电容器重置为其各自的初始电压。

9.如权利要求8所述的方法，其中：

所述电容感测单元包括与所述第一感测电容器相关联的第一传感器电压节点，与所述第二感测电容器相关联的第二传感器电压节点，以及由所述第一感测电容器和所述第二感测电容器所共享的共用节点；

所述运算放大器具有输出节点；并且

将所述电容感测单元、所述运算放大器、所述偏移电容器、所述第一反馈电容器、所述第二反馈电容器、所述第一负载电容器和所述第二负载电容器布置为所述重置配置包括：

将所述电容感测单元的所述共用节点从所述反馈节点断开连接；

对所述第一传感器电压节点施加激励电压；

对所述共用节点施加所述基准电压；

在所述第二传感器电压节点处建立模拟接地；

将所述第一反馈电容器连接在所述反馈节点和所述基准电压之间；

将所述第二反馈电容器连接在所述反馈节点和所述基准电压之间；

将所述反向输入节点连接到所述输出节点；

将所述第一负载电容器连接在所述输出节点和所述基准电压之间；并且

将所述基准电压跨所述第二负载电容器连接。