電容信號(hào)轉(zhuǎn)換集成電路CAV424(中文自譯)

1、電容信號(hào)轉(zhuǎn)換集成電路 CAV424電容信號(hào)轉(zhuǎn)換集成電路 CAV424電容信號(hào)轉(zhuǎn)換集成電路 CAV424特征?比例式電源電壓：5V ±5%?寬工作溫度范圍：-40 C +85 C .?電容相對(duì)變化的高檢測(cè)靈敏度：5 % - 100 %?檢測(cè)頻率頻率可咼達(dá)2kHz?帶大電壓擺幅的差分輸出信號(hào)?集成溫度傳感器?可調(diào)節(jié)的且只有兩個(gè)電阻應(yīng)用?工業(yè)過(guò)程控制?測(cè)距?壓力測(cè)量?濕度測(cè)量?液位控制框圖VTEMP7)CAV424 T|溫度4感器COSCL©參考振蕩器(參考電流iRCXl RCX2 RCOSCCX1CX1VM積分器2信號(hào)調(diào)理RLOLPOUTGND概述該CAV424是一個(gè)集成的C

2、/ V轉(zhuǎn)換器，并包含完整的片上電容信號(hào)處理單元。 該CAV424檢測(cè)到待測(cè)電容與一個(gè)固定參考電容的電容相對(duì)變化量。對(duì)于參考 電容可能的5%到100 %的電容變化，該IC對(duì)10pF到2nF大范圍的電容進(jìn)行 了優(yōu)化。差分電壓輸出信號(hào)可直接連接到下面的A / D轉(zhuǎn)換器或其他AnalogMicroelectronics公司的信號(hào)調(diào)理IC。使用集成的溫度傳感器，易于建立數(shù)字調(diào) 節(jié)系統(tǒng)。電氣規(guī)范溫度Tamb = 25 C, VCC = 5V時(shí)（除非另有說(shuō)明）帶號(hào)Mia.Tn*Uu.單也俱電電簿電壓出椀圭圍4 755 W5J5V聯(lián)大電課電莊VirI?V辭恚電流Iccr = -rt ts'CfiiF-

3、i06.O1.4ulA溫度規(guī)格；->-JOS5*c怫能K-55125c悄點(diǎn)T;150DILI 5 plastic jMGkagE70c.w5016 (n) pkscic pctiseL44根拚骼電容范圍GifGa «l-6 Gi141S00pFJfwI130kHz跟毎骼電淀ksc足陽(yáng)=25OU1951010 75站電容積分黠1和E電容1的范圈G，101W0pF電容板翕器1的電德7n盤(pán).-500kfi4.75553t站電容檜測(cè)貝童度AGA Ci " (Cjj Cn yCn5100%電羽陽(yáng)的總圉0Cn=Gr(ZG)10 5MOTpF電浮根揣矍上的電疣Jl 二JL：,r =

4、 500kn4 755SJt站治Cf = C ： =JcFHiWiz低逋可兩增益%110軸出電壓LI咯-】V曲練40£. =2Qkn.C.=liJkHzAJU嚴(yán)-lisFskHzLPOUT引捌建的電阻負(fù)鐵£ £200mLPOVT引腳址的電客醱議50pF溫度系紂丹（建網(wǎng)輸入階段11. . IF藥L冨F 握寸-if u B匚* 1ST±100ppOf'C內(nèi)溯電阻i和2場(chǎng)ijEidl20ta溫，度篥數(shù)衛(wèi) EClAj j -l_j = -40. U5*CIP1L *cr.的出例樓乾応氐r tr*0.11參考電壓Vm電壓Vm2.5V奏壽電壓臨夕溫度之比si

5、 陥 drT = -4O._+£5X±20±50ppm/C電流Saan»«a皿Sull-16負(fù)載屯容Crai80100120nF尬的比惻溟差RA Tn W0.M7溫度傳感器g應(yīng)電壓JTEMP50MX12.202322.45V靈敏度岀丹曰a dZRtemf ± 50MnamV °C熱非絃性Rtemf 壬 50Mfi> aid pijil aiieth<id05%FS* RAT S fif=2l 05 欣叱p=$V)-嘆心=5一25巧臨(滄=5¥)+ 嘆心=乞巧巧注意:1） 振蕩器電容必須以下列方式選擇：C

6、OSC = 1.6 ?CX12）CX1和CX2電容范圍可擴(kuò)展，即使系統(tǒng)性能降低和電氣邊界超限。3）流入IC的電流是負(fù)的。4）RTEMP是在引腳 VTEMP下最小負(fù)載電阻。邊界條件符號(hào)雖小值典里值單位參番振赫器的當(dāng)前定興 f電陽(yáng)）2352502C5IcQ電容積分器1的當(dāng)前調(diào)整£電阻）475500525g電痙積井器2的當(dāng)前調(diào)螫（電阻475325kQ輸出階段都電陽(yáng)總和An + RnW200IcQ奏考電壓Z 5V僅用于內(nèi)翩）CrirSO100120nF低通申.容1CliIWCn泗6低通電容2廣lOOCti加6振馥器電容CaseCoec=155-CxiCasc-l/SOC.nCqsc-I 65

7、-Cri注意：系統(tǒng)在過(guò)溫工作時(shí)要求電阻 RCX1，RCX2和ROSC具有相同的溫度系 數(shù)和在電路中非常接近的位置。電容 CX1，CX2和COSC也被迫具有相同的溫 度系數(shù)和在電路中非常接近的位置。功能描述該CAV424在以下原則下工作。一個(gè)可變的參考振蕩器，其頻率是通過(guò)電容 COSC設(shè)置，驅(qū)動(dòng)兩個(gè)是鎖相和時(shí)鐘同步對(duì)稱的積分器。這兩個(gè)被驅(qū)動(dòng)的積分 器的振幅是由電容CX1和CX2決定的，其中CX1 （測(cè)量信號(hào)）作為參考電容， CX2作為測(cè)量信號(hào)電容。該芯片具有高共模抑制比和高分辨率，比較兩個(gè)振幅 產(chǎn)生一個(gè)對(duì)應(yīng)于電容CX1和CX2相對(duì)變化的信號(hào)。這個(gè)差分信號(hào)在低通濾波后 被矯正。這個(gè)濾波后的直流信號(hào)

8、被轉(zhuǎn)換到差分的可調(diào)的輸出級(jí)。 單獨(dú)的電路變量, 如濾波常數(shù)和放大系數(shù)，只需調(diào)整少量都外部器件便可設(shè)定。通過(guò)使用積分器和 它們的電容CX1和CX2，5%到100%的待測(cè)電容變化都可以測(cè)出。24圖2 :振蕩器電壓曲線 有關(guān)的由于CX1可以在10 pF至1 nF的范圍內(nèi)變化，對(duì)測(cè)量信號(hào)的電容測(cè)量范 圍為 0-10.5 pF 至V 0-2 的 NF。電容式傳感器的方式，其信號(hào)功能，可與 CAV424條件進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明如下節(jié)。 給出了簡(jiǎn)單的尺寸要求，允許一個(gè)傳感器系統(tǒng)進(jìn)行組裝。參考振蕩器充電 然后排出外部振蕩電容 COSC的內(nèi)部寄生電容的集成電路，COSCPARINT和 外部寄生電容COSCPAREXT

9、 （例如從印刷電路板組裝）。振蕩電容 COSC是 按如下計(jì)算的：參考振蕩器的頻率是按如下給出的：Cosc = 1.6 ?cx 1 ,其中CX1是固定電容（參考電容）電容式傳感元件。參考振蕩器電流IOSC是通過(guò)外部電阻ROSC和參考電壓VM確定的：OSC = Wnosc參考振蕩器的頻率是按如下給出的:OSC2 * A OSC ”+ OSC,PARJNT + OSC.P.4R.EXT其中 VOSC是之間的內(nèi)部參考振蕩器的閾值 （VOSC，高VOSC，低）的差異 VOSC是指通過(guò)內(nèi)部電阻，具有從 2.1V VCC = 5V 時(shí)的價(jià)值。振蕩器的電 壓曲線如圖2所示。電容式積分器內(nèi)置的電容集成在很大程度

10、上與參考振蕩器一樣的功能。一個(gè)不同之處在于放電時(shí)間，在這里是兩倍的電荷充電周期長(zhǎng)。 此外，放電電壓被鉗位在一個(gè)內(nèi)部固定 電壓，VCLAMP。該電容CX1和CX2信號(hào)電壓概述圖3。電容式積分器的電流ICX由外部電阻的RCX和參考電壓VM決定：電容CX是充電至最大電壓VCX中，可以計(jì)算如下:電容信號(hào)轉(zhuǎn)換集成電路 CAV424在電容CX1和CX2兩個(gè)電壓減去彼此。應(yīng)用到 VM的參考電壓產(chǎn)生的差分電壓為：差分電壓VCX中，差異是應(yīng)用于一個(gè)二階低通濾波器。3dB截止頻率這兩個(gè)階段，F(xiàn)C1的和FC2，被定義為CL1和CL2的外部和內(nèi)部電阻電容 R01和R02 （通常20k Q的）。3dB截止頻率必須選擇方

11、面的參考 振蕩器頻率fosc和整體傳感器系統(tǒng)（fDET）要求檢測(cè)頻率。在這里， 對(duì)不同頻率下的不平等，必須堅(jiān)持：DET < fc <<： foSC截止頻率fc時(shí)的外部電容CL等于電容信號(hào)轉(zhuǎn)換集成電路 CAV424電容信號(hào)轉(zhuǎn)換集成電路 CAV424該低通濾波器跟蹤的理想曲線圖3所示的輸出信號(hào)的計(jì)算公式為L(zhǎng)POUT 耳妞7-0 + %W訕_ CX2 ） 如果差分輸出電壓VDIFF，0太小它可以被放大使用非反相 輸出放大器與擴(kuò)增的程度，正決定由電阻 RL1和RL2。 這一級(jí)的放大倍數(shù)因此，它遵循的是，低通級(jí)的輸出信號(hào)為了減少系統(tǒng)的傳感器采集的溫度傳感器集成所需的外部元件數(shù)量。隨著處

12、理器的援助，該傳感器可用于彌補(bǔ)整個(gè)傳感器系統(tǒng)的溫度誤差，例如。功能框圖CAV424溫度槎感齡參考振蕩器cI參考電流/(11氏Hl1i- |- IVCCO積分器2積分器1信號(hào)調(diào)理CTGND圖4:功能圖CAV424調(diào)整：零調(diào)整是由電阻RCX1或案件RCX2電容CX2的變化幾乎相同（及其最?。┲?作為固定電容CX1 （參考電容）。目前，前此電阻是多種多樣的，直到一個(gè)差 分電壓:"二HL - '是零：即V時(shí)=°應(yīng)用實(shí)例： 給出以下值：?固定電容CX1 : 50pF?變電容 CX2 : 50 . 100pF 的 計(jì)算：在給定的邊界條件方程，這些設(shè)備的下列值可以計(jì)算，計(jì)算得到:?COSC : 80pF?CL1： 10nF 的?CL2 的：10nF 的 引腳排列電容信號(hào)轉(zhuǎn)換集成電路 CAV424電容信號(hào)轉(zhuǎn)換集成電路 CAV424rcoscZ1CXIAtm匚215CLlROa匚314CATRL匚斗13CL2LPOLf512caseVM匚611vccVTEMP710GNDN