一种低功耗全数字电容式传感器接口电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种低功耗全数字电容式传感器接口电路，包括传感器控制振荡器和数字控制振荡器，传感器控制振荡器和数字控制振荡器均由环形振荡器组成，传感器控制振荡器连接有传感器电容，且传感器电容通过输出信号频率检测器检测输出信号频率，传感器电容输出信号频率通过频率调整电容调制，数字控制振荡器连接有可变负载电容，且可变负载电容通过输出信号频率鉴相器调制频率，所述可变负载电容包括可编程电容和偏置电容，所述可编程电容收到控制开关接入，所述偏置电容受到虚拟电容的变化控制，采用在频率域处理传感器信号的锁相环接口电路结构，应用全数字结构，电路结构简单，可以采用接近工艺阈值电压的超低电源电压，功效小。

Low power consumption full digital capacitive sensor interface circuit

The utility model discloses a low power digital capacitive sensor interface circuit, including sensor controlled oscillator and digital control oscillator, sensor control oscillator and digital control oscillator is composed of a ring oscillator, the oscillator is connected with a sensor control sensing capacitor, and the capacitance of the sensor output signal by frequency detector output signal frequency, the output capacitance sensor the signal frequency by adjusting the capacitance frequency modulation, digital control oscillator is connected with a variable capacitor load and variable load capacitance through the output signal frequency discriminator frequency modulation, the variable load capacitor includes programmable capacitor and capacitor bias, the programmable capacitor receives control switch access, the bias is controlled by changing virtual capacitor capacitance in the frequency domain processing, sensor signal phase-locked loop The utility model is characterized in that the utility model has the advantages of simple structure, simple circuit structure and low power supply voltage which is close to the threshold voltage of the process.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及于传感器接口电路
，具体为一种低功耗全数字电容式传感器接口电路。
技术介绍
电容式传感器利用电容器原理，将外界环境中待测的非电量转换为电容量，再将电容量的变化转换为电压、频率等输出量，被广泛地应用在压力、湿度、加速度、位移、气体等检测中，当前由于微电子技术的发展，能够很好地将电容式传感器与读出电路、信号处理电路等集成在同一芯片上，不仅大大降低系统成本，而且可以提高检测精度，所以电容式传感器被广泛地应用于集成传感器的设计中。但是目前我们使用的电容式传感器，存在着以下几方面的问题：第一，管阈值电压的减少不如电源电压减小的那么显著，可设计允许的输出电压范围小；第二，电路结构复杂，电源电压高于工艺阈值电压；第三：功耗较大。
技术实现思路
针对以上问题，本技术提供了一种低功耗全数字电容式传感器接口电路，采用在频率域处理传感器信号的锁相环接口电路结构，应用全数字结构，电路结构简单，可以采用接近工艺阈值电压的超低电源电压，功效小，可以有效解决
技术介绍
中的问题。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种低功耗全数字电容式传感器接口电路，包括传感器控制振荡器和数字控制振荡器，所述传感器控制振荡器和数字控制振荡器均由若干个环形振荡器组成，且每个环形振荡器均相互并联，所述传感器控制振荡器连接有传感器电容，且传感器电容通过输出信号频率检测器检测输出信号频率，所述传感器电容输出信号频率通过频率调整电容调制，所述数字控制振荡器连接有可变负载电容，且可变负载电容通过输出信号频率鉴相器调制频率，所述可变负载电容包括可编程电容和偏置电容，所述可编程电容收到控制开关接入，所述偏置电容受到虚拟电容的变化控制。作为本技术一种优选的技术方案，所述传感器电容和可变负载电容之间通过反相器触发。与现有技术相比，本技术的有益效果是：采用在频率域处理传感器信号的锁相环接口电路结构，应用全数字结构，电路结构简单，可以采用接近工艺阈值电压的超低电源电压，功效小，输出信号频率分别受到输出信号频率鉴相器和频率调整电容调制，受到开关控制接入，而且根据现行度和流片后的误差，将可编程电容调整为传感器电容变化范围的1－2倍，将虚拟电容取值变小，可以减少功率和增加灵敏度。附图说明图1为本技术结构示意图。图中：1－传感器控制振荡器；2－数字控制振荡器；3－环形振荡器；4－传感器电容；5－可变负载电容；6－输出信号频率检测器；7－输出信号频率鉴相器；8－控制开关；9－可编程电容；10－虚拟电容；11－偏置电容；12－反相器；13－频率调整电容。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。实施例：请参阅图1，本技术提供一种技术方案：一种低功耗全数字电容式传感器接口电路，包括传感器控制振荡器1和数字控制振荡器2，传感器控制振荡器1和数字控制振荡器2均由若干个环形振荡器3组成，且每个环形振荡器3均相互并联，传感器控制振荡器1连接有传感器电容4，且传感器电容4通过输出信号频率检测器6检测输出信号频率，传感器电容4输出信号频率通过频率调整电容13调制，数字控制振荡器2连接有可变负载电容5，且可变负载电容5通过输出信号频率鉴相器调制频率，可变负载电容5包括可编程电容9和偏置电容11，可编程电容9收到控制开关8接入，所述偏置电容11受到虚拟电容10的变化控制，传感器电容4和可变负载电容5之间通过反相器12触发；采用在频率域处理传感器信号的锁相环接口电路结构，应用全数字结构，电路结构简单，可以采用接近工艺阈值电压的超低电源电压，功效小，输出信号频率分别受到输出信号频率鉴相器7和频率调整电容13调制，受到开关控制接入，而且根据现行度和流片后的误差，将可编程电容9调整为传感器电容变化范围的1－2倍，将虚拟电容10取值变小，可以减少功率和增加灵敏度。以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低功耗全数字电容式传感器接口电路，包括传感器控制振荡器(1)和数字控制振荡器(2)，其特征在于：所述传感器控制振荡器(1)和数字控制振荡器(2)均由若干个环形振荡器(3)组成，且每个环形振荡器(3)均相互并联，所述传感器控制振荡器(1)连接有传感器电容(4)，且传感器电容(4)通过输出信号频率检测器(6)检测输出信号频率，所述传感器电容(4)输出信号频率通过频率调整电容(13)调制，所述数字控制振荡器(2)连接有可变负载电容(5)，且可变负载电容(5)通过输出信号频率鉴相器调制频率，所述可变负载电容(5)包括可编程电容(9)和偏置电容(11)，所述可编程电容(9)收到控制开关(8)接入，所述偏置电容(11)受到虚拟电容(10)的变化控制。

【技术特征摘要】
1.一种低功耗全数字电容式传感器接口电路，包括传感器控制振荡器(1)和数字控制振荡器(2)，其特征在于：所述传感器控制振荡器(1)和数字控制振荡器(2)均由若干个环形振荡器(3)组成，且每个环形振荡器(3)均相互并联，所述传感器控制振荡器(1)连接有传感器电容(4)，且传感器电容(4)通过输出信号频率检测器(6)检测输出信号频率，所述传感器电容(4)输出信号频率通过频率调整电容(13)调制，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭韬，
申请(专利权)人：贵州师范学院，
类型：新型
国别省市：贵州;52