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1、刺激汽车容性传感器应用的转换器测量方法电容/数字转换器容许利用容性传感器的优点，包括：简单的外形适应、低的功耗和有利的制造本钱以及便于控制和读出的优点。过去，汽车电子系统很少采用容性传感器，由于它们被以为难以控制、难以读出、轻易老化且易受温度影响；另一方面，它们有利的制造本钱、简单的外形适应才能和低的功耗却是为它们的应用提供动机的有吸引力的属性。新的测量技术的出现，使汽车中容性传感器的数据急剧增加。面临的挑战宏观上看，对容性传感器的分析通常是通过把它们的电容转换为另一种物理变量如电压、时间或者频率来进展的。微观上看，容性传感器已经在汽车中使用了很长时间，微机电加速传感器就是根据这个原理。这些传
2、感器常被用于检测电荷转移。感应电容的一种新方法是利用经改进的sigma-delta转换器的输入级来检测未知电容并将其转换为数字值。本文介绍这种利用电容/数字转换器CDC的方法，以及假设干可被用于汽车中的容性传感器原理。最后，概要介绍一种可选的方法。电容/数字转换器为了形象地讲明CDC方法，我们必须初步理解sigma-delta转换的原理。下面是一个简化的sigma-delta转换器图。为了清楚地把握其工作原理，我们首先看积分器的输入；它必须在长的时间间隔内维持零值，小的短期跳跃将被转换为斜波。通过把参考分支的输出提升到与输入分支一样的电平，可以实现零均值；它依次受到比拟器输出的影响。这就把参考
3、切换为具有逻辑“1的后续电容。电容被充电并施加到积分器的反向端，以便反向参考电压被施加到积分器上。在输入端的高电压因此引起大量的逻辑“1，这些逻辑“1依次频繁地作用在负参考上。“1的密度通过后续的数字滤波器被转换为数字数值。典型的sigma-delta转换器将未知电压与已知电压比拟，并利用两个已知道通常相等电容来做到这一点。实际上，比拟的是电荷，因此，假如两电压为已知在这种情形下采用的是相等的电压，电容可以采用Q=CV来比拟。同步电压信号也必须被施加在输入分支，如下列图所示就是这种电容/数字转换器。这种方法有几个优点。由于与sigma-delta转换器存在亲密关系，人们可以修改和采用它们众所周
4、知的特性，这些特性包括：高噪声抑制才能、对相对低频的高分辨率和有成效地实现高精度。Sigma-delta转换器几乎没有例外都具有类似的输入构造，所以，人们可以针对特定的测量任务改变不同的特殊构造，例如，十分低的电流输入、最大精度或者较高的截止频率。假如我们进一步考察上图，可以清楚地发现更多的优点。寄生电容对初始近似没有任何影响。在节点A趋向零的寄生电容具有零电位；节点B不为零电位，但是，它通过一个已定义的低阻电位反应，所以在该节点的寄生电容将充电到一个不影响已测量结果的平均值。从节点A到节点B的寄生电容总是平行于测量单元，并且总是以偏移量的形式出现。可用的电容/数字转换器可以提供非常高的性能。
5、例如，模拟器件公司提供的AD7745就到达了24位分辨率和16位精度。容性传感器过去的电容分析系统需要比拟大的测量电容和触摸时的大电容变化。这种对足够大变化的要求经常给传感器制造商带来费事，而较小的电容传感器就不会出现这些问题。例如，典型的150pF湿敏传感器不仅非常昂贵由于它们的容值比拟大，而且更易于出错并且长期稳定性也比拟低。电容器的容值可以其构造为根底进展计算：C=orA/d其中，o是自由空间的介电常数，r是材料的介电常数，A是稳定的金属板面积，而d是两电极之间的间隔。除了假设干例外情况之外，如压力传感器，所有容性传感器都利用金属板外表或者电介质的变化来测量电容的变化。大多传感器采用两种
6、方法进展分类：1.根据金属板几何面积变化进展分类，如液位传感或者位移传感器；2.根据材料的介电常数r的变化进展分类，如接近传感器或者湿敏传感器。电介质传感器的典型例子是湿敏传感器，它采用湿敏聚合体层作为电介质。随着湿度的增加，越来越多的水分子被沉积下来，因此，r会增加。确定液体纯度的传感器如石油或者燃油传感器本质上由两块固定的极板构成，以液体本身形成电介质。所需要的液体特性由经历来确定也就是对石油或者燃油中所增加的水分子。温度发挥决定性的作用并且也必须可靠地确定下来。确定电介质变化的简单接近传感器通常需要最为精细的测量电子系统。在大多数情形下，接近传感器由电路板上的两个导体构成，中间的介质具有非常低的介电常数接近1。假如一个物体如手挪动到该电容的电场之中，电容就会发生变化。宏大的人体由90%以上的水份构成，因此，具有非常高的介电常数大约为50。