电容式传感器中的电气故障的诊断制造技术

本公开的各实施例涉及电容式传感器中的电气故障的诊断。一种电容式传感器包括第一导电结构、第二导电结构以及诊断电路；第二导电结构响应于作用在其上的外力而相对于第一导电结构可移动，其中第一导电结构和第二导电结构形成第一电容器，第一电容器具有随着第一导电结构与第二导电结构之间的距离的变化而变化的第一电容，其中第一电容代表外力；诊断电路被配置为通过测量受第一漏电流影响的第一电参数并且将所测量的第一电参数与第一预定误差阈值进行比较来在电容式传感器中检测第一漏电流，其中诊断电路还被配置为响应于所测量的第一电参数大于第一预定误差阈值而生成第一误差信号。第一误差信号。第一误差信号。

【技术实现步骤摘要】
电容式传感器中的电气故障的诊断


[0001]本公开的各实施例总体上涉及电容式传感器中的电气故障的诊断。

技术介绍

[0002]电容式传感器有很多应用，并且可以用作压力传感器、声学传感器、麦克风传感器等。在上述应用中的任何一个应用中，电容式传感器可以是微机电系统(MEMS)电容式传感器。
[0003]泄漏是电容式传感器中的一种已知故障模式。它可能作为设备本身的固有泄漏而发生，其漂移可以在使用寿命期间预期，或者更重要的是，它可能由于导电颗粒污染而发生。
[0004]例如，对于双背板电容式传感器，已知故障模式是导电颗粒在导电膜与两个导电背板中的任何一个导电背板之间。导电颗粒可能导致导电膜与两个导电背板中的任何一个导电背板之间的短路，从而导致漏电流和错误感测。结果是漏电流和/或灵敏度下降。漏电流还可能增加传感器中的噪声。对于双管芯解决方案，如果管芯焊盘之间存在导电颗粒，则也可能发生泄漏。
[0005]因此，可能需要一种能够检测和诊断电容式传感器中由于导电颗粒污染引起的电气故障的改进设备。

技术实现思路

[0006]实施例提供了一种电容式传感器，该电容式传感器包括第一导电结构、第二导电结构以及诊断电路；第二导电结构与第一导电结构相对，其中第二导电结构响应于作用在其上的外力而相对于第一导电结构可移动，其中第二导电结构电容耦合到第一导电结构以形成具有随着第一导电结构与第二导电结构之间的距离的变化而变化的第一电容的第一电容器，其中第一电容代表外力；诊断电路被配置为通过测量受第一漏电流影响的第一电参数并且将所测量的第一电参数与第一预定误差阈值进行比较来在电容式传感器中检测第一漏电流，其中诊断电路还被配置为响应于所测量的第一电参数大于第一预定误差阈值而生成第一误差信号。
[0007]实施例提供了一种电容式传感器，该电容式传感器包括第一导电结构、第二导电结构、第三导电结构以及诊断电路；第二导电结构与第一导电结构相对，其中第二导电结构响应于作用在其上的外力而相对于第一导电结构可移动，其中第二导电结构电容耦合到第一导电结构以形成具有随着第一导电结构与第二导电结构之间的距离的变化而变化的第一电容的第一电容器，其中第一电容代表外力；第三导电结构与第一导电结构相对，其中第三导电结构响应于作用在其上的外力而相对于第一导电结构可移动，其中第三导电结构电容耦合到第一导电结构以形成具有随着第一导电结构与第三导电结构之间的距离的变化而变化的第二电容的第二电容器，其中第二电容代表外力；诊断电路被配置为通过分别测量受第一漏电流影响的第一电参数和测量受第二漏电流影响的第二电参数来在第一电容
器中检测第一漏电流或在第二电容器中检测第二漏电流。
[0008]实施例提供了一种电容式传感器，该电容式传感器包括：第一导电结构、第二导电结构、第三导电结构以及诊断电路；第二导电结构与第一导电结构相对，其中第二导电结构响应于作用在其上的外力而相对于第一导电结构可移动，其中第二导电结构电容耦合到第一导电结构以形成具有随着第一导电结构与第二导电结构之间的距离的变化而变化的第一电容的第一电容器，其中第一电容代表外力；第三导电结构与第一导电结构相对，其中第三导电结构响应于作用在其上的外力而相对于第一导电结构可移动，其中第三导电结构电容耦合到第一导电结构以形成具有随着第一导电结构与第三导电结构之间的距离的变化而变化的第二电容的第二电容器，其中第二电容代表外力；诊断电路包括耦合到第一电容器和第二电容器的全差分放大器，其中全差分放大器被配置为生成具有指示第一电容器的第一漏电流的第一纹波的第一信号和具有指示第二电容器的第二漏电流的第二纹波的第二信号。
附图说明
[0009]本文中参考附图描述实施例。
[0010]图1示出了根据一个或多个实施例的电容式传感器的MEMS元件的截面图；
[0011]图2是根据一个或多个实施例的电容式传感器的框图；
[0012]图3A
‑
3E是根据一个或多个实施例的电容式传感器读出电路的示意性框图；
[0013]图4是根据一个或多个实施例的另一电容式传感器读出电路的示意性框图；以及
[0014]图5是根据一个或多个实施例的另一电容式传感器读出电路的示意性框图。
具体实施方式
[0015]在下文中，阐述细节以提供对示例性实施例的更彻底的解释。然而，对于本领域技术人员很清楚的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践实施例。在其他情况下，众所周知的结构和设备以框图形式或示意图而非详细示出以避免混淆实施例。此外，除非另有特别说明，否则下文中描述的不同实施例的特征可以彼此组合。
[0016]此外，在以下描述中，等效或相似的元素或具有等效或相似功能的元素用等效或相似的附图标记表示。由于相同或功能等效的元素在图中被赋予相同的附图标记，因此可以省略对具有相同附图标记的元素的重复描述。因此，为具有相同或相似附图标记的元素提供的描述是可以相互交换的。
[0017]应当理解，当一个元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，它可以直接连接或耦合到另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一元件时，不存在中间元件。用于描述元件之间关系的其他词应当以类似的方式解释(例如，“在
……
之间”与“直接在
……
之间”，“与
……
相邻”与“直接与
……
相邻”等)。
[0018]在本文中描述或附图中示出的实施例中，任何直接电连接或耦合(即，没有附加中间元件的任何连接或耦合)也可以通过间接连接或耦合(即，具有一个或多个附加中间元件的连接或耦合)来实现，反之亦然，只要基本上维持连接或耦合的一般目的，例如，传输某种信号或传输某种信息。来自不同实施例的特征可以组合以形成另外的实施例。例如，关于实施例中的一个而描述的变化或修改也可以适用于其他实施例，除非有相反的说明。
[0019]术语“基本上”在本文中可以用于说明在不背离本文中描述的实施例的方面的情况下在行业中被认为可接受的小的制造公差(例如，在5％以内)。
[0020]在本公开中，包括诸如“第一”、“第二”等序数的表达可以修饰各种元素。然而，这样的元素不受以上表述的限制。例如，以上表述不限制元素的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将元素与其他元素区分开的目的。例如，第一框和第二框表示不同框，尽管它们都是框。再例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元素可以称为第二元素，并且类似地，第二元素也可以称为第一元素。
[0021]本公开的一个或多个方面可以被实现为非暂态计算机可读记录介质，该介质上记录有体现方法/算法的程序，该程序用于指示处理器执行该方法/算法。因此，非暂态计算机可读记录介质上可以存储有电子可读控制信号，电子可读控制信号与可编程计算机系统协作(或能够与其协作)使得相应方法/算法被执行。非暂态计算机可读记录介质可以是例如CD
‑
ROM、DVD、蓝光光盘、RAM、ROM本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电容式传感器，包括：第一导电结构；第二导电结构，其与所述第一导电结构相对，其中所述第二导电结构响应于作用在所述第二导电结构上的外力而相对于所述第一导电结构可移动，其中所述第二导电结构电容耦合到所述第一导电结构以形成第一电容器，所述第一电容器具有随着所述第一导电结构与所述第二导电结构之间的距离的变化而变化的第一电容，其中所述第一电容代表所述外力；以及诊断电路，被配置为通过测量受第一漏电流影响的第一电参数并且将所测量的第一电参数与第一预定误差阈值进行比较来在所述电容式传感器中检测所述第一漏电流，其中所述诊断电路还被配置为响应于所测量的第一电参数大于所述第一预定误差阈值而生成第一误差信号。2.根据权利要求1所述的电容式传感器，其中：所述第一电容器包括耦合到偏置电源电压的第一端子和耦合到由偏置电阻电路设置的DC电压的第二端子，其中所述第一电参数是所述DC电压。3.根据权利要求2所述的电容式传感器，其中：所述诊断电路包括比较器，所述比较器被配置为将所测量的第一电参数与所述第一预定误差阈值进行比较并且响应于所测量的第一电参数大于所述第一预定误差阈值而生成所述第一误差信号。4.根据权利要求3所述的电容式传感器，还包括：低通滤波器，耦合到所述第一电容器的所述第二端子和所述比较器的输入并且耦合在所述第一电容器的所述第二端子与所述比较器的所述输入之间，其中所述低通滤波器被配置为将所述DC电压作为所述第一电参数提供给所述比较器的所述输入。5.根据权利要求2所述的电容式传感器，还包括：补偿电路，被配置为与所述DC电压成反比地调节所述偏置电阻电路的电阻。6.根据权利要求1所述的电容式传感器，其中所述外力是交流(AC)外力。7.根据权利要求6所述的电容式传感器，其中所述AC外力是压力、声波或振动中的一种。8.根据权利要求1所述的电容式传感器，还包括：第三导电结构，其与所述第一导电结构相对，其中所述第三导电结构响应于作用在所述第三导电结构上的外力而相对于所述第一导电结构可移动，其中所述第三导电结构电容耦合到所述第一导电结构以形成第二电容器，所述第二电容器具有随着所述第一导电结构与所述第三导电结构之间的距离的变化而变化的第二电容，其中所述第二电容代表所述外力，其中所述诊断电路被配置为通过测量受第二漏电流影响的第二电参数并且将所测量的第二电参数与第二预定误差阈值进行比较来在所述电容式传感器中检测所述第二漏电流，其中所述诊断电路还被配置为响应于所测量的第二电参数大于所述第二预定误差阈值而生成第二误差信号。9.根据权利要求8所述的电容式传感器，其中：所述第二电容器包括耦合到偏置电源电压的第一端子和耦合到由偏置电阻电路设置
的DC电压的第二端子，其中所述第二电参数是所述DC电压。10.根据权利要求9所述的电容式传感器，其中：所述诊断电路包括比较器，所述比较器被配置为将所测量的第二电参数与所述第二预定误差阈值进行比较并且响应于所测量的第二电参数大于所述第二预定误差阈值而生成所述第二误差信号。11.根据权利要求9所述的电容式传感器，还包括：补偿电路，被配置为与所述DC电压成反比地调节所述偏置电阻电路的电阻。12.根据权利要求8所述的电容式传感器，其中所述外力是交流(AC)外力。13.根据权利要求8所述的电容式传感器，其中：所述第一电容器包括耦合到偏置电源电压的第一端子和耦合到由偏置电阻电路设置的第一DC电压的第二端子，其中所述第一电参数是所述第一DC电压，以及所述第二电容器包括耦合到偏置电源电压的第一端子和耦合到由所述偏置电阻电路设置的第二DC电压的第二端子，其中所述第二电参数是所述第二DC电压。14.根据权利要求13所述的电容式传感器，其中所述诊断电路包括：第一比较器，被配置为将所测量的第一电参数与所述第一预定误差阈值进行比较，并且响应于所测量的第一电参数大于所述第一预定误差阈值而生成所述第一误差信号；以及第二比较器，被配置为将所测量的第二电参数与所述第二预定误差阈值进行比较，并且响应于所测量的第二电参数大于所述第二预定误差阈值而生成所述第二误差信号。15.根据权利要求1所述的电容式传感器，还包括：恒定电荷读出电路，耦合到所述第一电容器的输出，其中所述恒定电荷读出电路被配置为维持所述第一电容器的恒定电荷。16.根据权利要求1所述的电容式传感器，还包括：恒定电荷读出电路，耦合到所述第一电容器的输出，其中所述恒定电荷读出电路被配置为维持跨所述第一电容器的恒定电压。17.根据权利要求16所述的电容式传感器，还包括跨电容放大器，其中所述第一电容器包括耦合到偏置电源电压的第一端子和耦合到由所述跨电容放大器的负反馈回路设置的DC电压的第二端子，其中所述第一电参数是所述跨电容放大器的、跟随所述DC电压的输出电压。18.根据权利要求17所述的电容式传感器，其中：所述诊断电路包括比较器，所述比较器被配置为将所测量的第一电参数与所述第一预定误差阈值进行比较并且响应于所测量的第一电参数大于所述第一预定误差阈值而生成所述第一误差信号。19.根据权利要求18所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：DID，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：