[发明专利]应用于电容式湿度传感器的读出电路及其控制方法

说明书

本发明涉及一种应用于电容式湿度传感器的读出电路及其控制方法。所述读出电路包括多路选择器、电容数字转换器，所述电容数字转换器包括Sigma‑Delta调制器和数字抽取滤波器；所述多路选择器的输入端与电容式湿度传感器的输出端连接，多路选择器的输出端经Sigma‑Delta调制器与数字抽取滤波器的输入端连接，数字抽取滤波器的输出端作为整个读出电路的数字信号输出端。本发明可以应用在多种电容式湿度传感器的测量，将电容式湿度传感器的感应电容信号直接转换为数字信号输出，以便于与现代数字信号处理器直接连接。

技术领域

本发明涉及一种应用于电容式湿度传感器的读出电路及其控制方法。

背景技术

近年来，人们对环境湿度监测的需求越来越多，环境湿度与温度对人们的生活与制造有着同样重要的意义。在气象监测、医疗安全、物流监控、食品保护、航空航天、汽车电子等方面，都离不开湿度的检测和控制。随着科学的不断发展，市场上出现了各种类型的湿度传感器，比如电阻式湿度传感器、电容式湿度传感器、压阻式湿度传感器、悬臂梁式湿度传感器等。其中，电容式湿度传感器具有结构简单、灵敏度高、功耗低、温度特性良好等性能，得到了广泛应用。

电容式湿度传感器主要的工作原理是将环境中的待测湿度转换为电容变化。电容式湿度传感器的感应电容非常小，通常为pF量级。因此电容式湿度传感器需要一个读出电路将微小的信号读出。一般是通过振荡器式、交流电桥式或开关电容式电路对电容式湿度传感器进行信号读取，这些读出电路将传感器的湿敏电容转换为频率或电压输出。这类读出电路的输出信号只具有一种测量模式，只能进行差分电容或单个电容的测量，并且不能与现代数字信号处理器的端口直接连接，还需要经过进一步的转换处理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于电容式湿度传感器的读出电路及其控制方法，可以应用在多种电容式湿度传感器的测量，将电容式湿度传感器的感应电容信号直接转换为数字信号输出，以便于与现代数字信号处理器直接连接。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种应用于电容式湿度传感器的读出电路，包括多路选择器、电容数字转换器，所述电容数字转换器包括Sigma-Delta调制器和数字抽取滤波器；所述多路选择器的输入端与电容式湿度传感器的输出端连接，多路选择器的输出端经Sigma-Delta调制器与数字抽取滤波器的输入端连接，数字抽取滤波器的输出端作为整个读出电路的数字信号输出端。

在本发明一实施例中，所述多路选择器包括第一至第十与门、第一至第五或门，第一至第五与门的第一输入端作为整个多路选择器的第一输入端，第六至第十与门的第一输入端作为整个多路选择器的第二输入端，第一与门的第二输入端作为时钟信号输入端，与时钟信号产生器的第一时钟信号输出端连接，第二与门的第二输入端、第三与门的第二输入端、第六与门的第二输入端、第八与门的第二输入端、第九与门的第二输入端作为数字电源输入端，第四与门的第二输入端、第五与门的第二输入端、第七与门的第二输入端、第十与门的第二输入端作为数字地端，第一与门的输出端、第六与门的输出端分别与第一或门的两输入端连接，第二与门的输出端、第七与门的输出端分别与第二或门的两输入端连接，第三与门的输出端、第八与门的输出端分别与第三或门的两输入端连接，第四与门的输出端、第九与门的输出端分别与第四或门的两输入端连接，第五与门的输出端、第十与门的输出端分别与第五或门的两输入端连接，第一至第五或门的输出端分别作为整个多路选择器的第一至第五输出端。

在本发明一实施例中，所述Sigma-Delta调制器包括反馈通路、由多路选择器控制的开关电路、第一级积分器、第二级积分器、第三级积分器、前馈通路、量化器；所述Sigma-Delta调制器还包括与第一级积分器连接的第一补偿电容、第二补偿电容；所述开关电路包括第一至第五多路选择开关，第一至第五多路选择开关的控制端分别与多路选择器的第一至第五输出端连接。