[实用新型]快速电容比较装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种可快速读取电容值比较结果的电路装置。

背景技术

为了使数字设备可以检测多种变化的物理量，需要各种传感器将这些物理量转化为即时的电参数变化以供设备读取和分析。其中有一类传感器是利用电容值此消彼长的串联电容器作为传感部件，利用电容器作为传感部件有明显的优点，比如变化灵敏、结构简单、密封性好、抗干扰较强等等；这类动态电容传感头将其物理量包括高度、姿态角度等转化为两个电容值的差异，通过设计比较电路，就可以实时判断电容值所表征的物理量变化。电容器充放电需要时间，如何地设计比较电路，使装置能够迅速可靠，是这类传感器设计的困难之所在。

实用新型内容

针对以上电容式传感器的设计需求，本实用新型提出一种快速电容比较装置，其技术方案如下：

快速电容比较装置，它包括：

一充电模块，包括串联的第一电容和第二电容，此二者串联后并联于一反相器；所述反相器输入端连接一时钟信号，并且所述第一和第二电容连接点作为该充电模块的比较输出端；

一比较模块，包括相串联的受所述时钟信号控制而切换导通的第一开关和第二开关；此第一和第二开关的连接点接所述比较输出端，第一开关另一端接一电压为VDD/2的分压端；以及

一判断输出模块，具有连接所述分压端的第一输入端和连接所述第二开关另一端的第二输入端；该判断输出模块还具有根据所述第一输入端和第二输入端电压比较大小结果输出两种状态的判断输出端。

作为本技术方案的优选者，可以在如下方面具有改进：

一较佳实施例中，所述第一电容和第二电容为受一外部因素影响而变化的动态电容。

一较佳实施例中，所述分压端为连接于VDD与地之间的两个分压电阻连接点。

一较佳实施例中，所述第一开关和第二开关包括受控通断的M0S管。

一较佳实施例中，所述判断输出模块为一积分电路，该积分电路包括一运算放大器，所述运算放大器的其正输入端作为所述第一输入端、其负输入端作为所述第二输入端、其输出端作为所述判断输出端；并且所述第二输入端与所述判断输出端之间具有第三电容。

一较佳实施例中，所述判断输出模块包括一比较器，该比较器其正输入端作为所述第一输入端、其负输入端连接一滤波电阻并使其另一端成为所述第二输入端、其输出端作为所述判断输出端；并且所述第二输入端还具有一连接到地的滤波电容。

一较佳实施例中，所述第一电容和第二电容为pF级的电容器。

本实用新型带来的有益效果是：

1.在一个时钟周期内就可以完成对电容值比较的判断，检测速度快，同时装置的结构简单，可靠性高。

2.电容采用小容量者，可以得到较快的响应速度。

3.本电路的第一开关和第二开关由受控的MOS开关管实现，可以工作在很高的频率，从而，整个装置可以具有较高的精度。

4.本方案采用电压控制方式，不需要功率器件，耗能少。

附图说明

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型实施例一电路图；

图2是本实用新型实施例二电路图。

具体实施方式

实施例一：

如图1，本实用新型实施例一电路图；此电路包括三个部分，分别是充电模块10、比较模块20和判断输出模块30；其中，充电模块10包括相互串联的第一电容C1和第二电容C2，C1和C2串联后与一反相器INV并联，并且反相器INV输入端连接一时钟信号CLK，C1和C2的连接点作为该充电模块10的比较输出端11；此充电模块10的时钟端CLK接入CMOS电路的时钟信号，在时钟信号下实现C1和C2的交替方向充电。

比较输出端11连通至下级的一比较模块20，此比较模块20包括相串联的第一开关K1和第二开关K2，第一开关K1受时钟信号驱动，而第二开关K2受反向时钟信号驱动，因而K1和K2随着时钟信号切换导通；K1和K2的连接点接比较输出端11，K1另一端接一电压为VDD/2的分压端；此分压端由连接于VDD和地之间的第一电阻R1与第二电阻R2串联分压实现。