电容信号转换为电压信号集成电路CAV424

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在电容 CX1 和 CX2 两个电压减去彼此。应用到 VM 的参考电压产生的差分电压为:
差分电压 VCX 中,差异是应用于一个二阶低通滤波器。3dB 截止频率 这两个阶段,FC1 的和 FC2,被定义为 CL1 和 CL2 的外部和内部电阻电容 R01 和 R02(通常 20kΩ的)。3dB 截止频率必须选择方面的参考 振荡器频率 fosc 和整体传感器系统(fDET)要求检测频率。在这里, 对不同频率下的不平等,必须坚持:
概述 该 CAV424 是一个集成的 C / V 转换器,并包含完整的片上电容信号处理单元。 该 CAV424 检测到待测电容与一个固定参考电容的电容相对变化量。对于参考 电容可能的 5%到 100%的电容变化,该 IC 对 10pF 到 2nF 大范围的电容进行 了优化。差分电压输出信号可直接连接到下面的 A / D 转换器或其他 Analog
电容信号转换集成电路 CAV424
图 5: CAV4RCX1,RCX2 和 ROSC 具有相同的温度系 数和在电路中非常接近的位置。电容 CX1,CX2 和 COSC 也被迫具有相同的温 度系数和在电路中非常接近的位置。 功能描述 该 CAV424 在以下原则下工作。一个可变的参考振荡器,其频率是通过电容 COSC 设置,驱动两个是锁相和时钟同步对称的积分器。这两个被驱动的积分 器的振幅是由电容 CX1 和 CX2 决定的,其中 CX1(测量信号)作为参考电容, CX2 作为测量信号电容。该芯片具有高共模抑制比和高分辨率,比较两个振幅 产生一个对应于电容 CX1 和 CX2 相对变化的信号。这个差分信号在低通滤波后 被矫正。这个滤波后的直流信号被转换到差分的可调的输出级。单独的电路变量, 如滤波常数和放大系数,只需调整少量都外部器件便可设定。通过使用积分器和 它们的电容 CX1 和 CX2,5%到 100%的待测电容变化都可以测出。
截止频率 fc 时的外部电容 CL 等于
该低通滤波器跟踪的理想曲线图 3 所示的输出信号的计算公式为
如果差分输出电压 VDIFF,0 太小它可以被放大使用非反相 输出放大器与扩增的程度,正决定由电阻 RL1 和 RL2。 这一级的放大倍数
因此,它遵循的是,低通级的输出信号
为了减少系统的传感器采集的温度传感器集成所需的外部元件数量。随着处理器 的援助,该传感器可用于弥补整个传感器系统的温度误差,例如。 功能框图
参考振荡器的频率是按如下给出的: ,
图 3:集成电压曲线 其中 ΔVOSC 是之间的内部参考振荡器的阈值(VOSC,高 VOSC,低)的差异。 ΔVOSC 是指通过内部电阻,具有从 2.1V @ VCC = 5V 时的价值。振荡器的电 压曲线如图 2 所示。
电容式积分器 内置的电容集成在很大程度上与参考振荡器一样的功能。一个不同之处在于放电
图 2:振荡器电压曲线 有关的由于 CX1 可以在 10 pF 至 1 nF 的范围内变化,对测量信号的电容测量范 围为 0-10.5 pF 到 0-2 的 NF。
电容信号转换集成电路 CAV424
电容式传感器的方式,其信号功能,可与 CAV424 条件进行了详细说明如下节。 给出了简单的尺寸要求,允许一个传感器系统进行组装。参考振荡器充电 然后排出外部振荡电容 COSC 的内部寄生电容的集成电路,COSCPARINT 和 外部寄生电容 COSCPAREXT(例如从印刷电路板组装)。振荡电容 COSC 是 按如下计算的:参考振荡器的频率是按如下给出的: COSC = 1.6 ⋅ C X 1 , 其中CX1是固定电容(参考电容)电容式传感元件。参考振荡器电流IOSC是通 过外部电阻ROSC和参考电压VM确定的:
电容信号转换集成电路 CAV424
时间,在这里是两倍的电荷充电周期长。此外,放电电压被钳位在一个内部固定 电压,VCLAMP。该电容 CX1 和 CX2 信号电压概述图 3。 电容式积分器的电流 ICX 由外部电阻的 RCX 和参考电压 VM 决定:
电容 CX 是充电至最大电压 VCX 中,可以计算如下:
电容信号转换集成电路 CAV424 电容信号转换集成电路 CAV424
特征 •比例式电源电压:5V ± 5% •宽工作温度范围: -40℃+85℃.. •电容相对变化的高检测灵敏度:5% - 100% •检测频率频率可高达 2kHz •带大电压摆幅的差分输出信号 •集成温度传感器 •可调节的且只有两个电阻 应用 •工业过程控制 •测距 •压力测量 •湿度测量 •液位控制 框图
电容信号转换集成电路 CAV424
Microelectronics 公司的信号调理 IC。使用集成的温度传感器,易于建立数字调 节系统。 电气规范 温度 Tamb = 25℃,VCC = 5V 时(除非另有说明)
注意:
电容信号转换集成电路 CAV424
1)振荡器电容必须以下列方式选择:COSC = 1.6⋅CX1 2)CX1 和 CX2 电容范围可扩展,即使系统性能降低和电气边界超限。 3)流入 IC 的电流是负的。 4)RTEMP 是在引脚 VTEMP 下最小负载电阻。 边界条件
电容信号转换集成电路 CAV424
图 4:功能图 CAV424 调整: 零调整是由电阻 RCX1 或案件 RCX2 电容 CX2 的变化几乎相同(及其最小)值 作为固定电容 CX1(参考电容)。目前,前此电阻是多种多样的,直到一个差 分电压
是零: 即
应用实例: 给出以下值: •固定电容 CX1:50pF •变电容 CX2:50 ... 100pF 的 计算: 在给定的边界条件方程,这些设备的下列值可以计算,计算得到: •COSC:80pF •CL1:10nF 的 •CL2 的:10nF 的 引脚排列
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