[实用新型]一种用于电容式传感器的端口复用接口电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种端口复用电路，特别涉及一种用于电容式传感器的端口复用接口电路。

背景技术

把被测的机械量，如位移、压力等转换为电容量变化的传感器叫做电容式传感器，70年代末以来，随着集成电路技术的发展，出现了与微型测量仪表封装在一起的电容式传感器，这种新型的传感器能使分布电容的影响大为减小，使其固有的缺点得到克服，因此得到了广泛的使用。

电容式传感器与电阻式、电感式等传感器相比有如下一些优点：

（1）高阻抗、功率小，带电极板间静电引力极小，因此所需输入能量极小，所以特别适宜用来解决输入能量低的测量问题；

（2）温度稳定性好，传感器的电容值一般与电极材料无关，有利于选择温度系数低的材料，又因本身发热极小，对稳定性影响甚微；

（3）结构简单，适应性强，待测体是导体或半导体均可，可在恶劣环境中工作，电容式传感器结构简单、易于制造、可做得非常小巧，以实现某些特殊的测量；并且能工作在高低温、强辐射及强磁场等恶劣的环境中，也能对带有磁性的工件进行测量。

由于上述的这些优点，电容式传感器已广泛应用于民用工业控制和军事等领域。在电容式传感器系统设计中，电容式传感器接口电路在一定程度上决定了传感器系统对检测量的分辨率，但现有的易于集成并广泛采用的电容式传感器只能用于电容的检测，用途单一，要使用其他功能则必须与其他电路进行集成，结构复杂，使用不方便。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够在同一端口同时施加静电力和进行电容检测的一种用于电容式传感器的端口复用接口电路，该接口电路在实现电容检测的同时不会降低静电力的大小，采用全差分方式实现施加静电力和进行电容检测，能够有效的抑制电源以及共模噪声。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于电容式传感器的端口复用接口电路，V_ds+、V_ds-分别对应电容式传感器的固定端口，V_ma对应电容式传感器的可动端口：

V_ds+通过电容C_cds与全差分运算放大器A1的一个输入端V_I1+相连，通过另外一个电容C_fb与全差分运算放大器A1的一个输出端V_O1-连接，V_ds+还通过电容C_cdss与三端输入单端输出运算放大器A3的一个负端输入V_Is2-相连，V_ds+通过另外一个电容C_cm与节点V_s相连；

V_ds-通过电容C_cds与全差分运算放大器A1的另一个输入端V_I1-相连，通过另外一个电容C_fb与全差分运算放大器A1的另一个输出端V_O1+连接，V_ds-还通过电容C_cdss与三端输入单端输出运算放大器A3的另一个负端输入V_Is1-相连，V_ds-通过另外一个电容C_cm与节点V_s相连；

三端输入单端输出运算放大器A3的正端输出通过一个开关与节点V_s相连，节点V_s则通过两个开关分别于两个直流电压V_R+、V_R-相连；

全差分运算放大器A1的输出端V_O1+、V_O1-分别通过一个电容C_s1与下一级的全差分运算放大器A2输入端V_I2+、V_I2-相连。

所述的三端输入单端输出运算放大器A3的三端输入为两个负端输入和一个正端输入，输出为一个正端输出。

全差分运算放大器A1的输入端V_I1+、V_I1-和输出端V_O1-、V_O1+分别通过开关与共模电压V_cm相连；