[发明专利]电容至电压接口电路以及相关操作方法

说明书

技术领域

这里所描述的主题的实施例总体上涉及电路。更具体地，所述主题的实施例涉及一种将测量得到的电容变化转换为电压的传感器接口电路。

背景技术

现有技术具有很多检测或测量物理现象的电子传感器、换能器和电路。例如，加速计可以被实现为检测运动、物理方位变化、振动、摇晃等的小型传感器组件。小型加速计可以包括在诸如移动电话、便携式视频游戏、和数字媒体播放器的多种应用中。这样的装置中的加速计可以被用来检测所述装置的显示是处于纵向模式还是横向模式、被用于在休眠和活动模式之间进行转换、以及被用于获得用户输入(例如，摇晃装置可能表示一个用户命令)等。

便携式装置中的加速计通常利用电容感测单元来实现。在这一背景下，电容感测单元包括多个电容器，它们被布置并激励以使得所述单元的电容随其加速度而变化。在典型应用中，测量得出的电容差异被转换为能够以适当方式进行处理和分析的电压。特别地，可以使用电容至电压接口电路将测量得出的电容差转换为相应的模拟电压。然而，由于与这样的电容至电压转换相关联的相对低的电压水平，所述模拟电压通常出于后续模数转换的目的而被放大，以提供足够的动态范围。

常规的电容至电压接口电路利用三种主要元件或级：电容感测单元；与电容至电压转换相关联的第一放大器级；以及与模拟电压放大相关联的第二放大器级。注意到，每个放大器级包括至少一个不同的运算放大器装置或电路。因此，常规体系最少要采用两个不同且独立的运算放大器。

附图说明

在结合以下附图考虑时，通过参考详细描述和权利要求可以得出对主题更为全面的理解，其中，相同的附图标记在所有附图中表示类似元素。

图1是电容至电压接口电路的实施例的简化示意性表示；

图2是图示能够使用开关结构被布置并重新配置为不同电路拓扑的电组件的示图；

图3是图示电容至电压转换处理的实施例的流程图；

图4是图示以重置拓扑和配置所布置的电容至电压接口电路的实施例的电路图；

图5是图示以初始的电容至电压拓扑和配置所布置的电容至电压接口电路实施例的电路图；

图6是图示以最终的电容至电压拓扑和配置所布置的电容至电压接口电路实施例的电路图；

图7是图示以初始的放大拓扑和配置所布置的电容至电压接口电路实施例的电路图；

图8是图示以最终的放大拓扑和配置所布置的电容至电压接口电路实施例的电路图；以及

图9是图示与诸如图4-8所示的电容至电压接口电路实施例的操作相关联的示例性操作状态和电压的时序图。

具体实施方式

以下详细描述本质上仅仅是说明性的，而并非意在对主题的实施例以及这些实施例的应用和使用进行限制。如这里所使用的，词语“示例性”表示“用作示例、实例或说明”。这里被描述为示例性的任意实施方式都不应必然地被理解为优先或优于其它实施方式。此外，并非意在通过在之前的技术领域、背景技术、发明内容、或者随后的详细描述中明确或隐含给出的任何理论而进行限制。

技术或工艺在这里可以关于功能和/或逻辑块组件，并且参考各种计算组件或装置所能够执行的操作、处理任务和功能的符号表示而进行描述。应当意识到的是，图中所示出的各种模块组件可以通过被配置为执行指定功能的任意数量的硬件、软件和/或固件组件来实现。例如，系统或组件的实施例可以采用各种集成电路组件，例如，存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等，它们可以在一个或多个微处理器或其它控制装置的控制下执行各种功能。

如这里所使用的，“节点”表示给定信号、逻辑电平、电压、数据模式、电流或量所出现的任意内部或外部参考点、连接点、结合、信号线路、传导元件等。此外，两个或更多节点可以通过一个物理元件来实现(并且，即使以共用模式所接收或输出，两个或更多信号也可以被复用、调制、或以其它方式进行区分)。

以下描述可以涉及“耦合”在一起的元件或节点或特征。如这里所使用的，除非另外明确之处，否则“耦合”表示一个元件/节点/特征直接或间接与另一元件/节点/特征结合(或者直接或间接与其进行通信)，而并不必是机械相连。因此，虽然图中所示的方案描绘了元件的示例性布置，但是在所描述主题的实施例中可以出现附加的中间元件、装置、特征或组件。