電容信號轉(zhuǎn)換集成電路CAV424(中文自譯)

1、電容信號轉(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+85. 電容相對變化的高檢測靈敏度：5 - 100 檢測頻率頻率可高達2kHz 帶大電壓擺幅的差分輸出信號集成溫度傳感器 可調(diào)節(jié)的且只有兩個電阻 應用 工業(yè)過程控制 測距 壓力測量 濕度測量 液位控制 框圖  概述 該CAV424是一個集成的C / V轉(zhuǎn)換器，并包含完整的片上電容信號處理單元。該CAV424檢測到待測電容與一個固定參考電容的電容相對變化量。對于參考電容可能的5到100的電容變化，該IC對10pF到2nF大范圍的電容進行了優(yōu)化。差分電壓輸出信號可直接連接到下面的A

2、/ D轉(zhuǎn)換器或其他Analog Microelectronics公司的信號調(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，VCC = 5V時（除非另有說明） 注意： 1）振蕩器電容必須以下列方式選擇：COSC = 1.6CX1 2）CX1和CX2電容范圍可擴展，即使系統(tǒng)性能降低和電氣邊界超限。 3）流入IC的電流是負的。 4）RTEMP是在引腳VTEMP下最小負載電阻。邊界條件 注意：系統(tǒng)在過溫工作時要求電阻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

3、置。功能描述 該CAV424在以下原則下工作。一個可變的參考振蕩器，其頻率是通過電容COSC設置，驅(qū)動兩個是鎖相和時鐘同步對稱的積分器。這兩個被驅(qū)動的積分器的振幅是由電容CX1和CX2決定的，其中CX1（測量信號）作為參考電容，CX2作為測量信號電容。該芯片具有高共模抑制比和高分辨率，比較兩個振幅產(chǎn)生一個對應于電容CX1和CX2相對變化的信號。這個差分信號在低通濾波后被矯正。這個濾波后的直流信號被轉(zhuǎn)換到差分的可調(diào)的輸出級。單獨的電路變量，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定。通過使用積分器和它們的電容 CX1和CX2，5到100%的待測電容變化都可以測出。圖2：振蕩器電壓曲線

4、  有關(guān)的由于CX1可以在10 pF至1 nF的范圍內(nèi)變化，對測量信號的電容測量范圍為0-10.5 pF到0-2的NF。 電容式傳感器的方式，其信號功能，可與CAV424條件進行了詳細說明如下節(jié)。給出了簡單的尺寸要求，允許一個傳感器系統(tǒng)進行組裝。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（例如從印刷電路板組裝）。振蕩電容COSC是按如下計算的：參考振蕩器的頻率是按如下給出的：COSC = 1.6 C X 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是通過外部電阻ROSC和

5、參考電壓VM確定的：參考振蕩器的頻率是按如下給出的：， 圖3：集成電壓曲線 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是指通過內(nèi)部電阻，具有從2.1V VCC = 5V時的價值。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上與參考振蕩器一樣的功能。一個不同之處在于放電時間，在這里是兩倍的電荷充電周期長。此外，放電電壓被鉗位在一個內(nèi)部固定電壓，VCLAMP。該電容CX1和CX2信號電壓概述圖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，可以計算如下：

6、在電容CX1和CX2兩個電壓減去彼此。應用到VM的參考電壓產(chǎn)生的差分電壓為：差分電壓VCX中，差異是應用于一個二階低通濾波器。3dB截止頻率這兩個階段，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的）。3dB截止頻率必須選擇方面的參考振蕩器頻率fosc和整體傳感器系統(tǒng)（fDET）要求檢測頻率。在這里，對不同頻率下的不平等，必須堅持：截止頻率fc時的外部電容CL等于該低通濾波器跟蹤的理想曲線圖3所示的輸出信號的計算公式為如果差分輸出電壓VDIFF，0太小它可以被放大使用非反相輸出放大器與擴增的程度，正決定由電阻RL1和RL2。這一級的放大倍數(shù)因此，它遵循的是，低通級的輸出信號為了減少系統(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。隨著處理器的援助，該傳感器可用于彌補整個傳感器系統(tǒng)的溫度誤差，例如。 功能框圖 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?。┲底鳛楣潭娙軨X1（參考電容）。目前，前此電阻是多種多樣的，直到一個差分電壓 是零： 即 應用實例： 給出以下值： 固定電容CX1：5