检测汽车容性传感器的新方法探讨

检测汽车容性传感器的新方法探讨检测汽车容性传感器的新方法探讨过去，汽车电子系统很少采用容性传感器，因为它们被认为难以控制、难以读出、容易老化且易受温度影响。另一方面，容性传感器具有制造成本适中、外形尺寸简单和功耗低等有吸引力的特性，这就为它们的使用提供了动力。随着新型测量技术的出现，汽车中容性传感器的使用数量急剧增加。挑战　　宏观上看，要对容性传感器进行分析，通常需将其电容转换为另一种物理变量，如电压、时间或频率等。微观上看，容性传感器已经在汽车中使用了很长时间，微机电加速度传感器就是基于这个原理，这些传感器常用于检测电荷转移。　　一种用于检测电容的新方法是利用经过改造的Σ-Δ转换器输入级来检测未知电容，并将其转换为数字值。本文将阐述这种利用电容数字转换器(CDC)的方法，以及若干可用于汽车电子设计的容性传感器原理。最后，本文会概述另一种可选方法。电容数字转换器　　为了形象地说明CDC方法，我们必须初步了解Σ-Δ转换的原理。下面是一个简化的Σ-Δ转换器电路图。[pic]　　为了清楚地了解其工作原理，我们首先看积分器的输入，它必须在较长的时间间隔内维持零值，小的短期跳跃将被转换为斜坡。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，它进而受到比较器输出的影响。在逻辑1下，基准电压被切换到后续电容。　　电容反向充电并被施加到积分器，使负基准电压被施加到积分器。输入端的高电压因此引起大量的逻辑1，这些逻辑1进而频繁地作用在负基准电压上。1的密度被后置数字滤波器转换为数字数值。典型的Σ-Δ转换器将未知电压与已知电压比较，并利用两个已知（通常相等）的电容来做到这一点。　　实际上，比较的是电荷，因此，如果两个电压均为已知值（这种情形下采用相等的电压），则电容可以通过Q=C*V来比较。还必须将一个同步电压信号施加