革新電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器單芯片方案

內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖： Pcap01發(fā)揮了PICOCAP®測(cè)量原理的高精度優(yōu)勢(shì)，使電容測(cè)量達(dá)到了一個(gè)前所未有的水平。根據(jù)傳感器和參考電容大小不同，以及所選擇的測(cè)量模式的不同，我們有如下測(cè)量數(shù)據(jù)。這個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)為典型測(cè)量噪聲精度vs.數(shù)據(jù)輸出頻率, 我們的測(cè)試是應(yīng)用Pcap01評(píng)估系統(tǒng)以及10pF參考電容和1pf的Span加載電容完成。芯片的電壓為 V = 3.0 V：

上面表格中可以看到，我們分別給出了floating漂移模式和Grounded接地模式兩種情況。當(dāng)應(yīng)用漂移模式，完全補(bǔ)償?shù)那闆r下，在5Hz輸出時(shí)測(cè)量的RMS噪聲為6aF，測(cè)量有效位高達(dá)20.7位!在選擇不同測(cè)量頻率的不同設(shè)置情況下，精度和速度的相對(duì)關(guān)系在表格中給出。 當(dāng)然隨基礎(chǔ)電容大小不同，測(cè)量的有效分辨率也會(huì)有所不同。

當(dāng)應(yīng)用補(bǔ)償模式進(jìn)行高精度測(cè)量時(shí)，可以使測(cè)量有非常低的增益和零點(diǎn)漂移。電容可以連接為接地，漂移模式。而傳感器和參考電容是通過(guò)內(nèi)部集成的模擬開關(guān)選擇到放電網(wǎng)路中。另外由于專利的電路和補(bǔ)償算法，內(nèi)部可以補(bǔ)償寄生電容。補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果可以達(dá)到在溫度范圍內(nèi)僅0.5 ppm /K 增益偏移。這比絕大多數(shù)傳感器本身內(nèi)部偏移要好得多。

傳感器連接的方式：

對(duì)于電容傳感器的測(cè)量，芯片提供了非常靈活的連接方式，對(duì)比典型的連接方式如下所示：

在芯片中用戶可以自己選擇是用內(nèi)部集成的放電電阻進(jìn)行電容的測(cè)量，還是外接放電電阻來(lái)進(jìn)行測(cè)量，連接的方式如下圖所示：

導(dǎo)線補(bǔ)償：

在電容測(cè)量當(dāng)中，導(dǎo)線的寄生電容對(duì)于整個(gè)測(cè)量的影響是不能夠忽略的。尤其當(dāng)導(dǎo)線較長(zhǎng)的情況下，導(dǎo)線寄生電容的影響將會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果有致命的影響。在Pcap01當(dāng)中，可以對(duì)傳感器的導(dǎo)線寄生電容進(jìn)行有效補(bǔ)償：

通過(guò)上面的傳感器連接的方式，可以補(bǔ)償連接傳感器兩端的導(dǎo)線寄生電容，消除導(dǎo)線對(duì)于測(cè)量結(jié)果的影響。那么如果想要進(jìn)行導(dǎo)線補(bǔ)償，3個(gè)在漂移模式的測(cè)量需要被進(jìn)行如下：