Switch capacitor sensing techniques

Switch capacitor sensing techniques can use open loop or closed loop sensing techniques. Figure 15.5 shows an open loop switch circuit for sensing capacitance changes. The top capacitor is switched from VREF to 0.5VREF, and the bottom plate is switched from 0.5VREF to ground. Any difference in the capacitance of the upper and lower plates will appear as a charge on the input to the first amplifier. This amplifier is used as a charge amplifier and impedance matching circuit. The output of the first amplifier goes to a sample and hold circuit, where the charges are held in a capacitor and then become a voltage, which is amplified by the second amplifier to give a dc output voltage that is proportional to the capacitance difference. The second amplifier also modulates the 0.5VREF voltage and feeds it back to the switches, so that the voltage across each capacitor is proportional to the distance between the capacitor plates. This prevents electrostatic forces due to the driving voltages from producing a deflection force on the diaphragm [1]. This can be a problem for micromachined
devices where the capacitor spacing is less than 3 m. This type of technique gives good linearity (better than 1%). In applications such as capacitive level sensors, the temperature of the liquid also must be measured, so that corrections can be made for the changes in the dielectric constant of the liquid due to temperature changes.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

เทคนิคการตรวจวัดตัวเก็บประจุสวิตช์สามารถใช้ห่วงเปิด หรือปิดห่วงจับเทคนิค รูปที่ 15.5 แสดงเป็นวงจรสวิตช์เปิด loop สำหรับตรวจจับการเปลี่ยนแปลงความจุ ตัวเก็บประจุบนจะสลับจาก VREF 0.5VREF และแผ่นด้านล่างถูกสลับจาก 0.5VREF เป็นพื้นดิน ความแตกต่างในความจุของแผ่นบน และล่างจะปรากฏเป็นค่าธรรมเนียมในการขยายเสียงแรก แอมพลิฟายเออร์นี้จะใช้เป็นค่าเครื่องขยายเสียงและจับคู่อิมพีแดนซ์ของวงจร ผลลัพธ์ของแอมพลิฟายเออร์แรกไปจากตัวอย่าง และเก็บวงจร ซึ่งค่าธรรมเนียมจะมีขึ้นในตัวเก็บประจุ และกลายเป็น แรงดันไฟฟ้า ซึ่งถูกขยาย โดยขยายสองเพื่อให้แรงดันไฟออก dc ที่เป็นสัดส่วนกับความแตกต่างของความจุ แล้ว แอมพลิฟายเออร์ที่สองยัง modulates การ 0.5VREF ดันและดึงข้อมูลกลับไปยังสวิตช์ เพื่อให้แรงดันไฟฟ้าในแต่ละตัวเก็บประจุเป็นสัดส่วนกับระยะห่างระหว่างแผ่นของตัวเก็บประจุ ซึ่งป้องกันไฟฟ้าสถิตแรงเนื่องจากแรงดันขับเคลื่อนผลิตแรงโก่งบนไดอะแฟรม [1] นี้สามารถเป็นปัญหาสำหรับ micromachinedอุปกรณ์ที่มีช่องว่างเก็บประจุไม่น้อยกว่า 3 เมตร เทคนิคชนิดนี้ให้เป็นเชิงเส้นดี (ดีกว่า 1%) ในการใช้งานเช่นเซนเซอร์ควบคุมระดับ อุณหภูมิของของเหลวนอกจากนี้ยังต้องวัด เพื่อให้สามารถทำการแก้ไขสำหรับการเปลี่ยนแปลงในค่าคงเป็นฉนวนของเหลวเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

สวิทช์ตัวเก็บประจุเทคนิคการตรวจวัดสามารถใช้เปิดวงหรือเทคนิคการตรวจวัดวงปิด รูปที่ 15.5 แสดงเปิดวงวงจรสวิทช์สำหรับตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของความจุ ตัวเก็บประจุด้านบนถูกเปลี่ยนจาก VREF เพื่อ 0.5VREF และแผ่นด้านล่างถูกเปลี่ยนจาก 0.5VREF กับพื้น ความแตกต่างในความจุของแผ่นบนและล่างใด ๆ ที่จะปรากฏเป็นค่าใช้จ่ายในการป้อนข้อมูลไปยังเครื่องขยายเสียงแรก เครื่องขยายเสียงนี้จะใช้เป็นเครื่องขยายเสียงค่าใช้จ่ายและความต้านทานของวงจรการจับคู่ การส่งออกของเครื่องขยายเสียงแรกไปตัวอย่างและถือวงจรที่ค่าใช้จ่ายที่จะมีขึ้นในตัวเก็บประจุและจากนั้นกลายเป็นแรงดันไฟฟ้าซึ่งจะขยายโดยเครื่องขยายเสียงที่สองเพื่อให้แรงดัน output DC ที่เป็นสัดส่วนกับความแตกต่างของความจุ เครื่องขยายเสียงที่สองยัง modulates แรงดัน 0.5VREF และฟีดมันกลับไปที่สวิทช์เพื่อให้แรงดันในแต่ละตัวเก็บประจุเป็นสัดส่วนกับระยะห่างระหว่างแผ่นเก็บประจุ นี้จะช่วยป้องกันกองกำลังไฟฟ้าสถิตเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่ขับรถจากการผลิตแรงโก่งบนไดอะแฟรม [1] นี้สามารถเป็นปัญหาสำหรับ micromachined
อุปกรณ์ที่ระยะห่างระหว่างตัวเก็บประจุน้อยกว่า 3 เมตร ประเภทของเทคนิคนี้จะช่วยให้เส้นตรงดี (ดีกว่า 1%) ในการใช้งานเช่นเซ็นเซอร์ capacitive ระดับอุณหภูมิของของเหลวยังต้องวัดเพื่อให้การแก้ไขสามารถทำได้สำหรับการเปลี่ยนแปลงในฉนวนคงที่ของของเหลวเนื่องจากมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

สวิตช์ตัวเก็บประจุสามารถใช้เทคนิคการตรวจจับลูปเปิด หรือปิดเทคนิคการตรวจจับลูป รูปทีแสดงเปิดวงสลับวงจรสำหรับความจุการตรวจจับ . ตัวเก็บประจุด้านบนจะเปลี่ยนจาก vref เพื่อ 0.5vref และจานล่างจะเปลี่ยนจาก 0.5vref สู่พื้นดิน ความแตกต่างในความจุของแผ่นบนและล่างจะปรากฏเป็นค่าใช้จ่ายต่อเข้าแอมป์ก่อน เครื่องขยายเสียงนี้ใช้เป็นเครื่องขยายเสียงค่าใช้จ่ายและสมรรถภาพการจับสัญญาณ เอาต์พุตของแอมป์ก่อนไป ตัวอย่าง และ ถือ วงจร ซึ่งค่าใช้จ่ายจะจัดขึ้นในตัวเก็บประจุและเป็นแรงดัน ซึ่งจะขยายเฟสสองให้ DC แรงดันเอาท์พุทที่เป็นสัดส่วนกับความจุแตกต่าง เครื่องขยายเสียงที่สองยัง modulates ที่ 0.5vref แรงดันไฟฟ้าและฟีดกลับไปที่สวิทช์เพื่อให้ความต่างศักย์แต่ละประจุเป็นสัดส่วนกับระยะทางระหว่างตัวเก็บประจุแผ่น ป้องกันไฟฟ้าสถิต เนื่องจากการขับรถบังคับแรงดันไฟฟ้าที่ผลิตจากการบังคับกะบังลม [ 1 ] นี้จะเป็นปัญหาสำหรับ micromachinedอุปกรณ์ที่ตัวเก็บประจุห่างไม่น้อยกว่า 3 เมตร ชนิดของเทคนิคนี้ช่วยให้กระแสดี ( ดีกว่าร้อยละ 1 ) ในการใช้งาน เช่น เซ็นเซอร์ capacitive ระดับอุณหภูมิของน้ำยังต้องวัด ดังนั้น การแก้ไขสามารถทำได้โดยการเปลี่ยนแปลงในค่าไดอิเล็กทริกของน้ำเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ