[发明专利]力平衡加速度传感器的调制解调电路以及调制解调方法

权利要求书

1.一种力平衡加速度传感器的调制解调电路，包括差动电容和信号解调电路；所述差动电容包括上极板、中间极板和下极板；其中，所述上极板和所述下极板均为固定极板；所述中间极板为可动极板，所述中间极板与被测对象联动，当被测对象进行加速度运动时，带动所述中间极板在所述上极板和所述下极板之间进行直线运动；其特征在于，还包括方波生成电路和信号调理电路；

其中，所述方波生成电路包括+12V电源、-12V电源、第1单刀双掷开关和晶体振荡器；所述信号解调电路包括第2单刀双掷开关、第5电阻(R5)、第2电容(C2)和第4电阻(R4)；

所述第1单刀双掷开关具有第1A输入端、第1B输入端、第1X输出端、第1Y输出端和第1C控制端；所述第1A输入端与所述+12V电源连接，所述第1B输入端与所述-12V电源连接；所述第1X输出端与所述差动电容的上极板连接；所述第1Y输出端与所述差动电容的下极板连接；所述第1C控制端与所述晶体振荡器的输出端连接；

差动电容的中间极板的输出端连接到所述信号调理电路的一端；通过信号调理电路，对中间极板输出的被调制的高频信号进行调理处理；

所述第2单刀双掷开关具有第2A输入端、第2B输入端、第2X输出端、第2Y输出端和第2C控制端；所述第2A输入端与所述信号调理电路的另一端连接；所述第2B输入端与第4电阻(R4)的一端连接，第4电阻(R4)的另一端接地；所述第2X输出端连接到第5电阻(R5)的一端；第5电阻(R5)的另一端引出两个支路，一个支路与信号输出端连接；另一个支路连接到第2电容(C2)的一端，第2电容(C2)的另一端接地；第2Y输出端为空引脚；第2C控制端与晶体振荡器的输出端连接。

2.根据权利要求1所述的力平衡加速度传感器的调制解调电路，其特征在于，所述信号调理电路包括串联的运算放大器和信号滤波单元；所述中间极板的输出端连接到所述运算放大器的输入端；所述运算放大器的输出端连接到所述信号滤波单元的输入端；所述信号滤波单元的输出端连接到所述第2单刀双掷开关的第2A输入端。

3.根据权利要求2所述的力平衡加速度传感器的调制解调电路，其特征在于，所述信号滤波单元包括第1电容(C1)、第1电阻(R1)、第2电阻(R2)和第3电阻(R3)；

所述第1电容(C1)的输入端与所述运算放大器的输出端连接；所述第1电容(C1)的输出端引出两个支路，一个支路连接到第1电阻(R1)的一端，第1电阻(R1)的另一端接地；另一个支路连接到第2电阻(R2)的一端，第2电阻(R2)的另一端连接到第3电阻(R3)的一端，第3电阻(R3)的另一端连接到所述第2单刀双掷开关的第2A输入端。

4.一种权利要求1-3任一项所述的力平衡加速度传感器的调制解调电路的调制解调方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，晶体振荡器按一定频率输出高低电平交替的信号，并分别同时传输给第1单刀双掷开关的第1C控制端以及第2单刀双掷开关的第2C控制端；

步骤2，对于第1单刀双掷开关，当所述晶体振荡器输出高电平时，第1A输入端与第1X输出端导通，第1B输入端与第1Y输出端导通，当所述晶体振荡器输出低电平时，第1A输入端与第1Y输出端导通，第1B输入端与第1X输出端导通；因此，当所述晶体振荡器按一定频率输出高低电平交替的信号时，第1X输出端向上极板加载同样频率、幅值分别为+12V和-12V的高频方波信号；第1Y输出端向下极板加载同样频率、幅值分别为-12V和+12V的高频方波信号，由此使上极板和下极板分别被加载幅值相同、相位相反的高频方波信号；

步骤3，受加速度信号作用的差动电容的中间极板有感应电信号输出，该感应电信号的幅值和相位与加速度信号的大小和方向成正比，高频方波信号对差动电容的中间极板输出信号具有调制作用；差动电容的中间极板输出被调制的高频信号，该高频信号依次通过运算放大器进行放大、以及经过信号滤波单元进行滤波后，传输到第2单刀双掷开关的第2A输入端；通过信号解调电路同步解调到低频信号，该低频信号与加速度信号线性相关；

其中，信号解调电路同步解调到低频信号的过程，具体为：

当晶体振荡器输出高电平时，第2A输入端与第2X输出端导通，第2B输入端与第2Y输出端导通；此时，第2电容(C2)处于充电状态，即：经信号调理电路调理后的高频信号通过第2单刀双掷开关和第5电阻(R5)后，向第2电容(C2)充电；当晶体振荡器输出低电平时，第2A输入端与第2Y输出端导通，第2B输入端与第2X输出端导通；此时，第2电容(C2)处于放电状态，即：第2电容(C2)对第5电阻(R5)和第4电阻(R4)放电；由此使第2电容(C2)交替处于充电和放电过程中，由于第2单刀双掷开关的导通电阻远远小于第4电阻(R4)，因此充电时间很短，放电时间很长；因为，在高电平时段，第2电容(C2)快速充电，得到准确的幅值信息；在低电平时段，第2电容(C2)缓慢放电，保持原有的幅值信息，从而在第2电容(C2)端提取出调制波的包络线幅值，即低频信号，从而实现解调过程。